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USO DE LA ELECTRO-ÓSMOSIS EN SUELOS COHESIVOS

JUAN MANUEL BEDOYA GONZÁLEZ

Trabajo de grado para optar al título de

INGENIERO CIVIL

Director:

MANUEL ALONSO BUILES BRAND, M.I.

ESCUELA DE INGENIERÍA DE ANTIOQUIA

INGENIERÍA CIVIL ENVIGADO

2015

A mis padres y a mi hermano (Q.E.P.D.).

AGRADECIMIENTOS

A mi familia, por el constante apoyo y ayuda durante todo el desarrollo de este trabajo y durante toda mi carrera.

Al personal de mantenimiento de la Escuela de Ingeniería de Antioquia: Mauricio Restrepo, Jorge Caro y todo su equipo.

A Jaqueline Espinosa y a todo el personal de laboratorios de la Escuela de Ingeniería de Antioquia.

A Manuel Builes, por su acompañamiento constante.

CONTENIDO

Pág.

INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 15

1. PRELIMINARES ....................................................................................................... 16

1.1 Planteamiento del problema .............................................................................. 16

1.2 Objetivos del proyecto ....................................................................................... 17

1.2.1 Objetivo General ......................................................................................... 17

1.2.2 Objetivos Específicos .................................................................................. 17

1.3 Marco de referencia ........................................................................................... 18

1.3.1 Suelos y mecánica de suelos ...................................................................... 18

1.3.2 Tipos de suelos ........................................................................................... 18

1.3.2.1 Suelos sedimentarios ................................................................................ 18

1.3.2.2 Suelos residuales ...................................................................................... 19

1.3.3 Tipos de partículas del suelo ....................................................................... 19

1.3.4 Ensayos de laboratorio ................................................................................ 19

1.3.4.1 Ensayo triaxial ........................................................................................... 20

1.3.4.2 Ensayo de compresión inconfinada ........................................................... 20

1.3.4.3 Ensayo de consolidación ........................................................................... 20

1.3.4.4 Contenido de agua .................................................................................... 20

1.3.4.5 Límites de Atteberg ................................................................................... 20

1.3.4.6 Ensayo de corte directo ............................................................................. 21

1.3.4.7 Peso unitario ............................................................................................. 21

1.3.4.8 Gravedad específica ................................................................................. 21

1.3.5 El agua en la mecánica de suelos ..................................................................... 21

Pág.

1.3.6 Estabilización de suelos .............................................................................. 22

1.3.7 Fenómenos electro-cinéticos ....................................................................... 22

1.3.8 Electro-ósmosis ........................................................................................... 23

1.3.9 Antecedentes del uso de la electro-ósmosis ................................................ 24

1.3.10 Modelo teórico ............................................................................................. 25

1.3.10.1 Teoría de Helmholtz-Smoluchowski ........................................................ 26

1.3.10.2 Teoría de Schmid .................................................................................... 28

1.3.10.3 Modelo de fricción de Spiegler ................................................................ 30

1.3.11 Ley de Ohm ................................................................................................. 31

2. METODOLOGÍA ....................................................................................................... 33

3. PARÁMETROS INICIALES DEL EXPERIMENTO .................................................... 36

3.1 Disposición de los electrodos ............................................................................ 36

3.2 Valor del voltaje ................................................................................................. 38

4. CARACTERIZACIÓN DEL SUELO INALTERADO. .................................................. 39

4.1 Geología de la zona .......................................................................................... 42

5. PRUEBAS DE ELECTRO-ÓSMOSIS ....................................................................... 44

5.1 Fuente reguladora de voltaje ............................................................................. 44

5.2 Características eléctricas del suelo inalterado ................................................... 45

6. RESULTADOS PRUEBA ELECTRO-ÓSMOSIS ...................................................... 50

6.1 Variación de la resistencia eléctrica y corriente en el suelo ............................... 50

6.2 Variación de la permeabilidad electro-osmótica ................................................. 53

7. VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL SUELO ................................................. 57

7.1 Ensayo de corte directo ..................................................................................... 57

7.1.1 Primer metro de profundidad ....................................................................... 57

Pág.

7.1.2 Segundo metro de profundidad ................................................................... 58

7.1.3 Tercer metro de profundidad ....................................................................... 59

7.2 Ensayo de compresión inconfinada ................................................................... 60




7.3 Ensayo triaxial ................................................................................................... 63




7.4 Ensayo de consolidación ................................................................................... 67




7.5 Humedades ....................................................................................................... 69

8. CONSIDERACIONES FINALES ............................................................................... 70

9. CONCLUSIONES ..................................................................................................... 81

LISTA DE TABLAS Pág.

Tabla 1 Valores de voltaje y duración del tratamiento ........................................... 38

Tabla 2 Propiedades iniciales del primer metro ..................................................... 40

Tabla 3 Propiedades iniciales del segundo metro .................................................. 40

Tabla 4 Propiedades iniciales del tercer metro ...................................................... 40

Tabla 5 Propiedades mecánicas primer metro ...................................................... 41

Tabla 6 Propiedades mecánicas segundo metro ................................................... 41

Tabla 7 Propiedades mecánicas tercer metro ....................................................... 41

Tabla 8 valores de voltaje y corriente inicial a un metro ........................................ 45

Tabla 9 valores resistencia inicial a un metro ........................................................ 46

Tabla 10 valores de voltaje y corriente inicial a dos metros ................................... 46

Tabla 11 valores resistencia inicial a dos metros ................................................... 46

Tabla 12 valores de voltaje y corriente inicial a tres metros ................................... 47

Tabla 13 resistencia inicial a tres metros ............................................................... 47

Tabla 14 valores de conductividad eléctrica del suelo ........................................... 48

Tabla 15 Comparación propiedades mecánicas primer metro en corte directo ..... 57

Tabla 16 Comparación propiedades mecánicas segundo metro en corte directo.. 58

Tabla 17 Comparación propiedades mecánicas tercer metro en corte directo ...... 59

Tabla 18 Comparación propiedades mecánicas primer metro en triaxial .............. 64

Tabla 19 Comparación propiedades mecánicas segundo metro en triaxial ........... 65

Tabla 20 Comparación propiedades mecánicas segundo metro en triaxial ........... 66

Tabla 21 Parámetros del ensayo de consolidación antes de electro-ósmosis ....... 69

Pág.

Tabla 22 Parámetros del ensayo de consolidación después de electro-ósmosis .. 69

Tabla 23 Contenidos de humedad antes y después del tratamiento ..................... 69

LISTA DE ILUSTRACIONES

Pág.

Ilustración 1 Fenómeno de electro-ósmosis .......................................................... 24

Ilustración 2 Distribución de cargas en el modelo .................................................. 26

Ilustración 3 Modelo de transporte de agua ........................................................... 26

Ilustración 4 Conexión y numeración de los electrodos. ........................................ 34

Ilustración 5 Arreglo geométrico de electrodos ...................................................... 36

Ilustración 6 Diagrama esfuerzo deformación pos electro-ósmosis ....................... 37

Ilustración 7 Drenaje de las diferentes configuraciones ......................................... 37

Ilustración 8 Flujo en arreglo hexagonal ................................................................ 38

Ilustración 9 Terreno de interés ............................................................................. 39

Ilustración 10 Geología de la zona ......................................................................... 43

Ilustración 11 Fuente reguladora ........................................................................... 44

Ilustración 12 Conexión del cable en los electrodos .............................................. 44

Ilustración 13 Conexión de los electrodos ............................................................. 45

Ilustración 14 Esquema de la lámina de suelo ....................................................... 48

Ilustración 15 Variación de la resistividad del suelo con respecto a la humedad a diferentes frecuencias ........................................................................................... 50

Ilustración 16 Variación de la corriente a 1 m de profundidad ............................... 51

Ilustración 17 Resistencia nodos 1 y 4 a 1 m de profundidad ................................ 52

Ilustración 18 Resistencia nodos 2 y 3 a 1 m de profundidad ................................ 52

Ilustración 19 Variación del porcentaje de volumen en el tiempo .......................... 53

Ilustración 20 Variación del caudal ........................................................................ 54

Pág.

Ilustración 21 Variación de la permeabilidad electro-osmótica en el tiempo para 1 m de profundidad ....................................................................................................... 55

Ilustración 22 Variación del porcentaje de la permeabilidad electro-osmótica ....... 56

Ilustración 23 Envolvente de falla en corte directo para el primer metro de profundidad ............................................................................................................ 57

Ilustración 24 Envolvente de falla en corte directo para el segundo metro de profundidad ............................................................................................................ 58

Ilustración 25 Envolvente de falla en corte directo para el tercer metro de profundidad ............................................................................................................ 59

Ilustración 26 Diagrama esfuerzo deformación en compresión inconfinada para primer metro de profundidad .................................................................................. 60

Ilustración 27 Diagrama esfuerzo deformación en compresión inconfinada para primer segundo de profundidad ............................................................................. 61

Ilustración 28 Diagrama esfuerzo deformación en compresión inconfinada para primer metro de profundidad .................................................................................. 62

Ilustración 29 Curva esfuerzo-deformación en triaxial primer metro de profundidad ............................................................................................................................... 63

Ilustración 30 Curva esfuerzo-deformación en triaxial segundo metro de profundidad ............................................................................................................................... 64

Ilustración 31 Curva esfuerzo-deformación en triaxial tercer metro de profundidad ............................................................................................................................... 65

Ilustración 32 Curva de consolidación a 1 m ......................................................... 67



Ilustración 35 Porcentaje de incremento vs profundidad en ensayo de corte ........ 71

Ilustración 36 Porcentaje de incremento vs profundidad en ensayo triaxial ........... 71

Ilustración 37 Porcentaje de incremento vs profundidad en ensayo de compresión inconfinada ............................................................................................................ 72

Pág.

Ilustración 38 Cambio en la humedad del suelo .................................................... 73

Ilustración 39 Permeabilidad electro-osmótica vs tiempo ...................................... 76

Ilustración 40 Prueba electro-cinética con β=1 ...................................................... 78

Ilustración 41 Prueba electro-cinética con β=0.94 ................................................. 78



Ilustración 44 Efecto de la intermitencia ................................................................ 80

LISTA DE ANEXOS

Pág.

Anexo 1 Resultados de ensayos de campo ........................................................... 83

Anexo 2 Resultados de ensayos de laboratorio………………………………………94

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RESUMEN

Los suelos en algunos casos puntuales pueden no ser aptos para construcción, lo que implica usar técnicas de estabilización de suelos mejorando así sus propiedades mecánicas y habilitando su uso. El mejoramiento ha estado enfocado a través del tiempo a la mezcla del suelo con diferentes productos como químicos, cemento, cal, yeso, entre otros. Dichas mezclas han presentado mejoras en la gran mayoría de las veces que se han utilizado. La estabilización de suelos mediante el uso del fenómeno electro-cinético de la electro-ósmosis es una técnica atractiva para mejorar los suelos finos ya que, con su aplicación, se presenta una serie de interacciones físicas y químicas. Para lograrlo, se construye un circuito básico usando el suelo como resistencia. Si se considera que el agua tiene una carga debido a los minerales presentes en ella, el flujo de corriente hará que ésta se mueva en el suelo hasta un solo punto, pudiendo ser drenada. El circuito construido consiste en seis ánodos, un cátodo, con un drenaje en este último y una fuente de energía directa (DC). Al hacer circular corriente en este sistema, ya sea con voltaje constante o amperaje constante, durante un periodo de ensayo de siete días, se espera que ocurra un flujo de agua hacia el cátodo. Al finalizar el tratamiento se resalta la comparación del ángulo de fricción del suelo y la cohesión, parámetros que permiten obtener los esfuerzos últimos que se le pueden aplicar al suelo en diferentes casos, e.g. cimentaciones superficiales y cimentaciones profundas, taludes, estructuras de contención entre otras

Palabras clave: electro-ósmosis, mejoramiento, suelos finos, talud, estabilidad.

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ABSTRACT

Soils, in particular cases, are not always suitable for constructions, so stabilization of soils is used thus improving their mechanical properties and enabling its usage. Through time, soils improvement has been focused in mixing cement, lime, plaster, chemicals and many others with the soil. Said mixes have shown improvement in most of the situations they were used. Soil stabilization using the electro-kinetic phenomena of electro-osmosis is an attractive technique to improve fine soils because chemical and physical interactions occur. To achieve it, a basic circuit is made using the soil as a resistance. If the water is considered to have an electrical charge due to the minerals within it, the current flow will induce movement of the water, thus being able to be drained. The circuit consist in six anodes, a cathode with drainage and a DC power supply. When current goes through the system, with constant voltage or constant amperage, during seven days of treatment, water flow towards the cathode is expected. When the days are over the friction angle and cohesion are compared. Those parameters are used to compute the ultimate loads that can be applied to the soil in different cases, e.g. shallow foundations, deep foundations, retaining walls, among others.

Key words: electro-osmosis, improvement, fine soils, slope, stability.

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INTRODUCCIÓN

Debido a los diferentes procesos de formación de los suelos y considerando que no todos los tipos de suelos son aptos (midiendo la aptitud en términos de costos para la fundación) para la construcción, se debe adecuarlos para cualquier situación (obra civil) sin importar la calidad o estado del suelo. Para adecuar los terrenos, se utilizan técnicas de mejoramiento de los suelos y estas se clasifican en convencionales y no convencionales. Dentro de las convencionales se encuentran: inyecciones de cemento y densificación de suelos y dentro de las no convencionales se encuentran: uso de nitrógeno líquido para estabilización y el uso de los fenómenos electro-cinéticos, siendo la electro-ósmosis el fenómeno más utilizado. Los tratamientos con electro-ósmosis se han usado por décadas y aún tienen mucho potencial de uso, pues la mayoría de éstos son solo usados en tratamientos superficiales y no se concentran en trabajos específicos, como por ejemplo en las excavaciones. El uso de la electro-ósmosis en procesos de excavaciones temporales (e.g. zanjas) supone un uso más particular de ésta herramienta (Rittirong & Shang, 2005). Este documento se centra en el uso de la electro-ósmosis por debajo de la superficie de un terreno para observar que tipo de resultados se obtienen y como se alteran los efectos de la electro-ósmosis con la variación de la profundidad y la cantidad de agua de un estrato de suelo. El funcionamiento práctico del método consiste en el desplazamiento del agua debido a un campo eléctrico inducido, lo que genera una reducción en la presión de poros y una consolidación del mismo. El campo eléctrico se genera mediante un circuito que contenga al menos un ánodo y un cátodo. En este documento se evidencian los parámetros de los cuales depende el experimento para poder funcionar, se pone en marcha el experimento y se evalúan los resultados o alteraciones que se generan sobre el terreno natural. Los principales parámetros observados son la cohesión y el ángulo de fricción del suelo, evaluados bajo diferentes condiciones para tener una primera conclusión sobre la capacidad última del suelo. El comportamiento de la electro-ósmosis en profundidad también se discute y para lograr esto se comparan las principales variables que afectan el fenómeno según la teoría trabajada, correspondiendo a la teoría de Helmholtz-Smoluchowski (1879).

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1. PRELIMINARES

1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El suelo en la construcción brinda el apoyo a las superestructuras y debe asegurar estabilidad y seguridad. Este debe estar acondicionado para poder resistir todas las solicitaciones de carga pero en muchos casos, éstos no pueden trabajar adecuadamente debido a que sus propiedades mecánicas no son adecuadas. En numerosos casos, el suelo ni siquiera está acondicionado para soportar su propia carga de empuje horizontal a profundidades superficiales como en el caso de excavación de zanjas, lo que lleva a utilizar técnicas para dar soporte al suelo, como por ejemplo entibados. Estas técnicas pueden ir desde las más sencillas, como las que sirven para acondicionar las excavaciones iniciales para pilotes o zapatas, hasta técnicas más elaboradas que mejoran la respuesta mecánica de todo un terreno (Bowles, 1997). Dentro de algunas técnicas existentes para mejorar las propiedades mecánicas del suelo se tiene la estabilización de suelos con cal (usado en estructuras de pavimentos principalmente), precompresión de los suelos y el uso de la electro-ósmosis. Esta última hace uso de la corriente directa para alterar las propiedades del suelo (Rittirong & Shang, 2005). Los tratamientos con electro-ósmosis se han usado por décadas y aún pueden tener usos alternativos. Este fenómeno se aplica usualmente en la superficie de suelos arcillosos blandos y saturados (Rittirong & Shang, 2005). Uno de los posibles usos de la electro-ósmosis consiste en aplicarlo en taludes verticales y más particularmente a los suelos cohesivos, donde es necesario conocer si la aplicación de la electro-ósmosis afecta sus propiedades mecánicas o no, de qué manera las afecta y a qué actividad constructiva puede ser aplicada con mayor utilidad.

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1.2 OBJETIVOS DEL PROYECTO

1.2.1 Objetivo General

Determinar las variaciones en las propiedades mecánicas del suelo en estudio a través de la aplicación de fenómenos electro-cinéticos por debajo de la superficie del terreno.

1.2.2 Objetivos Específicos

• Seleccionar el terreno y determinar las propiedades mecánicas iniciales del suelo en estudio.

• Aplicar el método de la electro-ósmosis a suelos cohesivos a profundidades de uno, dos y tres metros.

• Determinar las propiedades mecánicas del suelo posterior a la aplicación de la electro-ósmosis.

• Comparar las propiedades de todas las muestras de suelo para determinar los efectos que la aplicación del método tuvo sobre el terreno.

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1.3 MARCO DE REFERENCIA

1.3.1 Suelos y mecánica de suelos Desde la mecánica de suelos, el suelo es el agregado no cementado o no litificado de granos minerales de diferentes tamaños y materia orgánica descompuesta, donde los líquidos y gases ocupan los espacios que hay entre las partículas sólidas. A lo largo de la historia el suelo se ha usado como material de construcción en la ingeniería civil y actúa como soporte para las fundaciones de las estructuras. Debido a esto, conocer las propiedades de los suelos para predecir su comportamiento es fundamental. Algunas de las propiedades más comunes son: el origen, granulometría, capacidad para drenar agua, resistencia al corte, capacidad de carga última, compresibilidad, entre otras (Das, 2001). La mecánica de suelos es la rama de la ciencia que trata el estudio de sus propiedades físicas y su comportamiento. La ingeniería geotécnica estudia estos comportamientos, en un sentido general, esta abarca la aplicación de los principios fundamentales de la mecánica de suelos y de la mecánica de rocas a los problemas de diseño de cimentaciones (Das, 2001).

1.3.2 Tipos de suelos

Según su formación, un suelo puede ser sedimentario, residual o colocado por el hombre (relleno artificial). En un suelo sedimentario las partículas que lo conforman se formaron en un determinado emplazamiento o lugar, fueron transportadas por medios como agua o aire y, finalmente, se depositaron en otro lugar diferente. Un suelo residual se forma cuando la roca madre se meteoriza in-situ, es decir, que esta se degasta y las partículas se desprenden por efectos como el intemperismo, sin desplazamiento alguno. Los suelos artificiales, son aquellos rellenos o terraplenes de suelo colocados por el hombre (Lambe & Whitman, 1997).

1.3.2.1 Suelos sedimentarios

Los suelos sedimentarios o transportados consideran:

Formación de sedimentos:

Su principal modo de formación es la meteorización física debido al intemperismo (por vientos, lluvias, temperaturas, entre otros) y la meteorización química (principalmente por el agua) de las rocas en la superficie terrestre. Las partículas de grava, arena y limo se forman, generalmente, debido a la meteorización física de

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las rocas. Por otro lado, las partículas de arcilla se forman por la alteración química de estas (Lambe & Whitman, 1997).

Transporte de sedimentos:

Los sedimentos pueden ser transportados por el agua, el hielo, la gravedad, el viento y los organismos vivos y afecta las partículas, modificando su forma, tamaño y textura debido a la abrasión, el desgaste, impacto y disolución (Lambe & Whitman, 1997).

Depósito de sedimentos:

Una vez que las partículas estén formadas y hayan sido transportadas, proceden a depositarse en un determinado lugar y así formar un suelo sedimentario (Lambe & Whitman, 1997).

1.3.2.2 Suelos residuales

Los suelos residuales se forman por la meteorización de las rocas in-situ. El transporte de las partículas puede estar presente, pero si la roca se descompone (desgasta) con rapidez, superando al arrastre del material meteorizado, se presenta una acumulación de suelo residual. Esta rapidez está afectada por factores como el tiempo, el clima, el estado y naturaleza de la roca original, el drenaje, la actividad biológica, la vegetación, entre otros (Lambe & Whitman, 1997).

1.3.3 Tipos de partículas del suelo

El suelo puede estar compuesto básicamente de tres partículas, diferenciadas por su tamaño, estas son: grava, arena y finos.

Las gravas son partículas de tamaños mayores a 4.75 mm y las arenas tienen tamaños comprendidos entre 4.75 mm y 0.075 mm. Estas dos son partículas granulares y se caracterizan no tener cohesión. La cohesión es la fuerza de atracción intermolecular y afecta principalmente la resistencia cortante del suelo. Finalmente los finos son las partículas de tamaños menores a 0.075 mm.

1.3.4 Ensayos de laboratorio

El proceso de estudio de suelo y diseño de cimentaciones comprende la realización de algunos, o todos, de los siguientes ensayos de laboratorio.

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1.3.4.1 Ensayo triaxial

En este ensayo se somete una muestra cilíndrica a una compresión axial mientras se encuentra en una cámara que permite confinamiento lateral. Al fallar la muestra es posible obtener parámetros como la cohesión y el ángulo de fricción del suelo. El triaxial se puede realizar para tres condiciones las cuales son: no consolidado no drenado (UU), consolidado no drenado (CU) y consolidado drenado (CD). Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 2041.

1.3.4.2 Ensayo de compresión inconfinada

Ensayo similar al triaxial donde la muestra no se confina lateralmente y se somete a una carga vertical hasta llegar a la falla. Permite obtener la resistencia última a compresión y el parámetro de cohesión no drenada, siendo esta la mitad del esfuerzo último. Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 1527.

1.3.4.3 Ensayo de consolidación

Este ensayo hace referencia al procedimiento para determinar la velocidad y la magnitud de la consolidación de especímenes cilíndricos de suelo cuando se confinan lateralmente y se cargan axialmente (Instituto Nacional de Vías, 2014). Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 1967.

1.3.4.4 Contenido de agua

Las determinaciones de contenido de agua se hacen en muestras de suelos para obtener el contenido de agua natural. También son comúnmente usadas en estudios de mejoramiento de suelos (Bowles, 1997). Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 1495.

1.3.4.5 Límites de Atteberg

Este ensayo determina el límite líquido y plástico de los suelos. El límite líquido indica el punto en el cual el suelo comienza a comportarse como una mezcla fluida, el límite plástico indica el punto en el cual el suelo pasa de un estado seco o semisólido a un estado plástico (Bowles, 1997).

Los ensayos de límite líquido y plástico son comúnmente realizados en suelos cohesivos, ambos para su clasificación y para estudios de correlación. Estos últimos comprenden los ensayos para la determinación de los límites de Atteberg (límite líquido y plástico) que permiten obtener el índice de plasticidad y su clasificación

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según la carta de Casagrande (Bowles, 1997). Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 4630.

1.3.4.6 Ensayo de corte directo

Consiste en someter una muestra cilíndrica de suelo a cortante puro al introducirla en una cámara que se desplaza lateralmente en el mismo plano de la cara circular de la muestra. Además, esta es sometida a un esfuerzo axial equivalente al esfuerzo que se genera a la profundidad de la muestra por el peso del suelo. Con este ensayo es posible obtener la cohesión del suelo y el ángulo de fricción. Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 1917.

1.3.4.7 Peso unitario

Este es básicamente el peso por unidad de volumen del suelo. Es usado para calcular otras propiedades del suelo con ayuda de las relaciones volumétricas, para calcular también la presión de sobrecarga in-situ y para obtener asentamientos en los suelos por consolidación (Bowles, 1997).

1.3.4.8 Gravedad específica

Está definida como la relación entre el peso unitario del suelo y el peso unitario del agua. Es usada para determinar algunas propiedades volumétricas de los suelos y también es empleada en fórmulas empíricas para determinación asentamientos (Bowles, 1997). Este ensayo se realiza de acuerdo a la norma NTC 1974.

1.3.5 El agua en la mecánica de suelos

De acuerdo con Lambe y Whitman (1997) El agua puede tener dos efectos perjudiciales sobre el suelo. En primer lugar, la presencia de agua hace disminuir las fuerzas de atracción entre las partículas arcillosas, en segundo lugar el agua intersticial puede soportar los esfuerzos aplicados, modificando así el comportamiento del suelo. Una muestra de arcilla que puede tener una resistencia próxima a la del concreto pobre cuando se deseca, puede transformase en fango al sumergirla en agua. Así pues, el aumento de humedad de un suelo reduce por lo general, la resistencia del mismo (pág. 88).

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Según Lambe y Whitman (1997) Tanto la naturaleza como la actividad humana pueden alterar las condiciones del agua intersticial. En muchas partes del mundo existe una variación muy marcada en las condiciones de humedad a lo largo del año. En la estación seca y cálida existe escasez de lluvia y el nivel freático desciende; en la estación húmeda, hay abundancia de agua superficial y se produce una elevación general del nivel freático (pág. 88).

El agua, al afectar las propiedades del suelo, puede causar desprendimientos de masas y la inestabilidad de los taludes y zanjas (naturales o artificiales), presentando potencial riesgo para las personas que trabajan o habitan en lugares donde este tipo de fenómenos puedan ocurrir.

1.3.6 Estabilización de suelos

Según el Ministerio de Vivienda (2012) Los suelos con poca capacidad de carga o susceptibles a los asentamientos, requieren ser estabilizados, ya sea cuando se realizan excavaciones o cuando se alteran las condiciones de equilibrio de los taludes, puesto que se produce inestabilidad, poniendo en riesgo la vida humana, los bienes materiales y el ambiente (pág. 48).

Donde sea necesaria la estabilización de suelos, existen ciertos productos que pueden mejorar las propiedades mecánicas. Los productos comúnmente usados van desde cementos y cales, hasta químicos.

“Con los suelos estabilizados se persigue fundamentalmente un aumento de su capacidad de soporte y una disminución de su sensibilidad frente al agua y otras condiciones medioambientales desfavorables, así como en muchos casos un incremento de su resistencia mecánica” (IECA, ANTER, & ANCADE, 2008, pág. 3).

1.3.7 Fenómenos electro-cinéticos

Los fenómenos electro-cinéticos son aquellas respuestas de un sistema conformado por una fase fluida y por una fase sólida dispersa ante la aplicación de un campo eléctrico externo (Delgado, 2002).

Las principales aplicaciones de los fenómenos electro-cinéticos están esencialmente relacionadas con la ingeniería civil y las industrias medioambientales y están bien establecidos para proporcionar filtración, refuerzo, drenaje y actuando como barreras (Glendinning, Jones, & Lamont-Black, 2005).

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Los fenómenos electro-cinéticos pueden ser definidos en términos de múltiples categorías. Cada uno se relaciona con el movimiento de partículas cargadas en un medio fluido bajo la acción de una diferencia de potencial aplicada. Algunos se presentan a continuación.

Transmisión de potencial : En este fenómeno, el movimiento del líquido es forzado, debido a la aplicación de un gradiente de presión. El desplazamiento del líquido cargado incrementa la corriente eléctrica si hay un camino de regreso para las cargas, o incrementa el potencial eléctrico si hay electrodos conectados a un voltímetro formando un circuito cerrado (Delgado, 2002).

Electro-migración : es la traslación de las partículas coloidales relativas al líquido bajo la acción de un campo eléctrico constante externo (Rittirong & Shang, 2005).

Electro-rotación: es el movimiento rotacional de las partículas coloidales. Es provocado al aplicar un campo eléctrico rotatorio (Delgado, 2002).

Electro-ósmosis: es el movimiento del líquido adyacente a la superficie cargada debido a un campo eléctrico. Ocurre al aplicar una diferencial de potencial de corriente directa al suelo, provocando la migración de iones (Asadi, K. Huat, Nahazanan, & Keykhah, 2013).

1.3.8 Electro-ósmosis

La electro-ósmosis es el fenómeno electro-cinético más aplicable al mejoramiento del suelo. Esta técnica puede ser usada para la consolidación y mejoramiento de suelo granulares y de suelos finos. Cuando un voltaje debido a una corriente directa, se aplica al suelo mediante electrodos, el agua que se encuentra en el suelo es atraída desde el electrodo positivo (ánodo) hacia el electrodo negativo (cátodo) (ver Ilustración 1 Fenómeno de electro-ósmosis ) debido a la interacción entre el campo eléctrico que se crea, los iones del agua y las partículas del suelo.

Si se provee un drenaje en el polo negativo y se evita el drenaje en el polo positivo, se inducirá una consolidación en el suelo, debido a la disminución del contenido de agua, aumentará la resistencia a esfuerzos cortantes y disminuirá su compresibilidad.

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Ilustración 1 Fenómeno de electro-ósmosis (Glendinn ing, Jones, & Lamont-Black, 2005, p. 999).

Cuando se induce un desplazamiento del agua mediante un campo eléctrico, se habla de electro-ósmosis activa. Para lograr esto, se usan electrodos metálicos (de cobre, hierro o aluminio) en el terreno y se hace circular corriente eléctrica pudiendo ser continua o intermitente (Humipro, 2009). Posteriormente los electrodos comenzarán a oxidarse, ya que atraen las partículas de agua y lentamente drenan el suelo.

Varias teorías se han desarrollado para explicar el fenómeno de la electro-ósmosis del agua en suelos arcillosos. De estas, la teoría de Helmholtz-Smoluchowski (1879) es una de las primeras y más ampliamente usadas. Esta teoría hace posible describir el comportamiento del flujo de agua que se encuentra sometida a un campo eléctrico (Glendinning et al., 2005).

1.3.9 Antecedentes del uso de la electro-ósmosis

El primer caso bien documentado de uso de electro-ósmosis fue llevado por Bjerrum et al., en el año 1967 en un sitio ubicado a 30 km al sur de Oslo, Oslofjord, Noruega. Se requería construir una planta de tratamiento de aguas residuales la cual necesitaba una excavación de 4.5 m de profundidad. Sin embargo, un factor de seguridad limitaba la excavación a 2.3 m. La remoción del suelo alrededor para lograr esta profundidad no era posible debido a una vía férrea que se encontraba en las cercanías y por esto se decidió usar la estabilización por electro-osmosis.

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Una vez iniciado el procedimiento, se tenía una tasa de asentamiento de 8 mm por día y una tasa de flujo de agua diaria durante los primeros días de 1.5 m3 a 1.7 m3 que decrecía con el tiempo. El tratamiento duró 103 días con un consumo total de energía de 30000 kWh. La reducción promedio de agua fue de 3.8% y el límite líquido del suelo aumentó un 7% (Bjerrum, Moum, & Eide, 1967).

El proyecto de la represa hidráulica del canal de Kootenay situado en el río Kootenay en el sur de Columbia Británica, Canadá, presenta otro caso de uso de la electro-ósmosis para dar estabilización a un talud realizado en 1976. El proyecto consistió en la construcción de una estructura de compuertas para la toma de agua del río, una cámara de carga y cuatro tuberías reforzadas de acero que se dirigen a la sala de máquinas con varias unidades generadoras de energía. El grosor del depósito sobre el que está ubicada la obra consistía en limos arcillosos que se intercalan con arena fina. El suelo más problemático era un limo suelto con espesores de 2 m a 12 m ubicado justo encima de la roca madre que iba desde la cámara de carga hasta la zona de tuberías reforzadas. El análisis de estabilidad de taludes de la zona de tuberías, indicó que la pendiente debía ser excavada con una relación 3.5:1 (excavar 3.5 m horizontal por cada metro vertical) para lograr un factor de seguridad de 1. Por esto se decidió aplicar la electro-ósmosis para incrementar la resistencia a corte del suelo y reducir su contenido de agua. Se instalaron 5 filas dobles de electrodos ubicados en la pendiente del área de tuberías y dos líneas dobles de electrodos en la cámara de carga. Después de finalizado el tratamiento (el cual duró 2 semanas), se tomaron muestras y los resultaros mostraron un aumento en el ángulo de fricción del suelo de 27-32 a 35° (Wide, 1989).

Se ha evidenciado en la aplicación de la electro-ósmosis que la disposición de los electrodos también afecta las propiedades de los suelos. Aristizabal Botero y Botero Arredondo (1999) señalan que, con una configuración similar a la tetraédrica, se puede llegar a obtener incrementos de hasta 80% en la resistencia al corte directo no consolidado no drenado y un 68% de incremento en la resistencia a la compresion inconfinada.

1.3.10 Modelo teórico

Algunas teorías se han desarrollado para explicar el transporte de agua electro-osmótico en suelos arcillosos. A continuación se expone la teoría de Helmholtz-Smoluchowski, la teoría de Schmid y el modelo de fricción de Spiegler.

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1.3.10.1 Teoría de Helmholtz-Smoluchowski

Un capilar lleno de agua se considera como un condensador eléctrico con cargas de un signo cerca de la superficie de las paredes del capilar y cargas de signo contrario concentradas en una capa que se encuentra en el agua a una pequeña distancia de la superficie del capilar como se observa en la Ilustración 2 Distribución de cargas en el modelo (Mitchell & Sog a, 2005, p. 292).

Ilustración 3 Modelo de transporte de agua (Glendi nning, Jones, & Lamont-Black, 2005, p. 1001).

Mitchell y Soga (2005) señalan que, si v es la velocidad del flujo, µ la viscosidad dinámica y δ la distancia entre la superficie y el centro del plano de movimiento,

Ilustración 2 Distribución de cargas en el modelo (Mitchell & Sog a, 2005, p. 292).

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como se muestra en la Ilustración 3 Modelo de transporte de agua , entonces, la fuerza por unidad de área viene dada por la ley de viscosidad de Newton:

� = � �� (1. 1)

Si se aplica un diferencial de potencial dV/dL a través de una capa con una densidad superficial de carga σ’, la fuerza por unidad de área debida al campo eléctrico generado viene dada por la expresión 1.2.

� = �′ ∆�∆� (1.2)

Se debe cumplir el equilibrio, por lo que

� �� = �′ ∆�

∆� (1.3)

� = ∆�∆� ∗ ��′�

� � (1.4)

Para un solo capilar de área a, se obtiene el caudal de salida

� = �� = ∆�∆� ∗ ��′�

� � ∗ � (1.5)

Y para N capilares se obtiene el caudal total

� = �� = ∆�∆� ∗ ��′�

� � ∗ �� (1.6)

Si la porosidad del suelo es n y el área de todos los capilares es A, se debe cumplir que

� ∗ � = � ∗ � (1.7)

� = ��′�� ∗ �� ∗ ∆�

∆� ∗ � (1.8) Y análogamente con la ley de Darcy, se puede escribir el caudal de salida así

� = !" ∗ #" ∗ � (1.9)

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Donde !" = %&'() ∗ �* es denominada permeabilidad electro-osmótica (Mitchell &

Soga, 2005).

Para medir correctamente la permeabilidad electro-osmótica se debe obtener el potencial zeta (ζ). Asadi, K. Huat, Nahazanan, y Keykhah (2013), afirman que

!" = �+� ∗ � (1.10)

Donde: ε: permitividad eléctrica del suelo

ζ: potencial zeta

n: porosidad

µ: viscosidad dinámica del fluido del poro

Además

+ = 4-μ ∗ /012 (1.11)

Donde: EM: movilidad electroforética (velocidad de las partículas/gradiente de voltaje)

Dt: constante dieléctrica del agua en el suelo Para medir el parámetro EM se emplea el uso de un zeta-metro, que permite observar la velocidad a la cual se mueven las partículas coloidales al aplicar un gradiente de voltaje (Asadi et al., 2013).

1.3.10.2 Teoría de Schmid

La teoría de Helmholtz-Smoluchowski es una teoría que asume que los radios de los poros son relativamente grandes en comparación con el grosor de la doble capa, como se muestra en la Ilustración 3, y, además, considera que los iones móviles se concentran cerca de la interfaz suelo-agua. Estas suposiciones son válidas mientras los suelos que tengan grandes poros estén saturados. Suelos con capilares pequeños o suelos no saturados no siguen estas suposiciones por lo que Schmid (1950, 1951) propuso un modelo para resolver el problema (Asadi et al.,

29

2013). Los contraiones se asumen distribuidos uniformemente a lo largo de la fase fluida del suelo. La fuerza eléctrica actúa uniformemente sobre toda la sección transversal del poro, dando como resultado el mismo perfil mostrado en la Ilustración 2 .

De acuerdo con Mitchell y Soga (2005), la rata de flujo hidráulico a través de un capilar de radio r viene dada por la ley de Poiseuille:

� = -348� ∗ 56 ∗ #7 (1.12)

Donde: r: radio del capilar

µ: viscosidad dinámica del fluido del poro

γw: peso específico del agua

ih: gradiente hidráulico

La fuerza de filtración hidráulica por unidad de longitud que causa el flujo es:

89 = -3: ∗ 56 ∗ #7 (1.13)

Entonces

� = 3:8� ∗ 89 (1.14)

Si se emplea el concepto de la fuerza eléctrica por unidad de longitud es posible modificar la ecuación 1.14 para usarla en el flujo electro-osmótico. Esta fuerza es equivalente al producto de la carga y el diferencial de potencial como se muestra en la expresión 1.15.

8; = �< ∗ 8< ∗ -3: ∗ ∆�∆� (1.15)

Donde: Ao: densidad de carga volumétrica

Fo: constante de Faraday

ΔV/ΔL: diferencia de potencial

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Reemplazando en la ecuación 1.14 el término FH por FE se obtiene

� = -348� ∗ �< ∗ 8< ∗ ∆�

∆� = �< ∗ 8< ∗ �8� ∗ 3: ∗ #" (1.16)

El caudal total Q es equivalente al producto entre el caudal que pasa a través de un capilar y el número N de capilares. Según lo anterior se tiene

Q = �� (1.17)

Empleando la ecuación 1.7 y 1.17 en la ecuación 1.16 se llega a la expresión general del flujo:

� = ��< ∗ 8< ∗ 3:8� ∗ �� ∗ #" ∗ � (1.18)

La permeabilidad electro-osmótica en este caso está dada por

>" = ��< ∗ 8< ∗ 3:8� ∗ �� (1.19)

La expresión anterior muestra que la permeabilidad electro-osmótica depende del tamaño del capilar.

1.3.10.3 Modelo de fricción de Spiegler

Un concepto diferente del proceso electro-cinético fue planteado por Spielgler (1958), considerando la interacción entre los componentes que se mueven en el medio (agua y iones) y la fricción que existe entre éstos y las paredes de los poros.

Mitchell y Soga (2005) señalan que el flujo electro-osmótico está dado por

? = (@ − B) = CDCE + CD ∗ (GD4/GED) (1.20) Donde: Ω: flujo electro-osmótico de agua (moles/faradio)

W: transporte de agua medido (moles/faradio)

H: transporte de agua por hidratación de iones (moles/faradio)

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C3: concentración de agua libre en el material

C1: concentración de contraiones móviles

X34: coeficiente de fricción entre el agua y las paredes del poro

X13: coeficiente de fricción entre los cationes y el agua

Las concentraciones C3 y C1 son hipotéticas y probablemente menores a los valores que se obtengan de un análisis químico ya que algunos iones pueden permanecer inmóviles. Por otro lado, la evaluación de los coeficientes de fricción requiere medidas independientes de coeficientes de difusión, conductancia, números de transferencia y transporte de agua (Mitchell & Soga, 2005).

A altos contenidos de agua la relación X34/X13 tiende a cero ya que X34 se vuelve despreciable (Mitchell & Soga, 2005). Es por lo anterior que el flujo queda

ΩJKL→N= CDCE (1.21)

Esta relación indica que una alta relación agua/catión implica un alto flujo. Bajos contenidos de agua y poros pequeños indican que X34 no es cero, lo que reduce el flujo. Un incremento en C1 reduce el flujo de agua por faradio de corriente ya que hay menos agua por ion. Un incremento en X13 aumenta el flujo ya que hay un mayor empuje friccional en el agua debido a los iones (Mitchell & Soga, 2005)..

1.3.11 Ley de Ohm La ley de Ohm establece que, “la diferencia de potencial V a través de una muestra particular de material es proporcional a la corriente I a través del material. La razón V/I=R es la resistencia de la muestra” (Young, Freedman, Sears, & Zemansky, 2009, pág. 871). Según lo anterior se conforma la ecuación 1.24.

� = P ∗ Q (1.22) Este concepto es aplicable al fenómeno de la electro-ósmosis. Si a una masa de suelo se le aplica un voltaje constante, la cantidad de corriente que circula a través de éste dependerá de la resistencia del mismo, suponiendo que el suelo obedezca la ley de Ohm.

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“La resistencia de un conductor cilíndrico se relaciona con su resistividad ρ, su longitud L y el área de la sección transversal A” (Young et al., 2009, pág. 871). Según lo anterior se conforma la ecuación 1.23.

Q = R�� (1.23)

Este concepto es también aplicable a un conductor rectilíneo de longitud L y de área transversal A.

Existe una relación inversamente proporcional entre la conductividad eléctrica σe y la resistividad de un material ρ según se muestra en la ecuación 1.24.

�S = 1T (1.24)

El rango aceptable y económico de la conductividad eléctrica es de 0.05 S/m a 0.005 S/m (Siemens/metro). Valores en exceso no indican que el suelo no sea tratable, sino un gasto importante de energía que resultaría en alto consumo (Jones et al., 2006).

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2. METODOLOGÍA

Para comenzar el procedimiento se debe seleccionar un terreno para realizar los ensayos requeridos. El terreno seleccionado para la experimentación, es el terreno donde se encuentra la sede de Las Palmas de la Escuela de Ingeniería de Antioquia ubicada en el municipio de Envigado, Antioquia.

Para clasificar el suelo es necesario obtener muestras de -este, a uno, dos y tres metros de profundidad en el sitio de interés y, por cada metro, se obtienen tres muestras, para un total de nueve muestras. Para obtenerlas, se hinca un tubo shelby, horizontalmente, en la mitad de cada profundidad. La norma NTC 2121 señala que la obtención correcta de muestras con tubos de pared delgada debe hacerse hincando el tubo de manera vertical. Al hincarlo de manera horizontal, ocurren alteraciones sobre las muestras, lo que puede entregar valores de propiedades mecánicas diferentes a las reales, pero, como todas las muestras se obtienen de la misma manera, el error es sistemático, lo que permite una comparación entre los especímenes. Con las muestras obtenidas se procede a realizar los ensayos de clasificación y pruebas índice como el contenido de humedad, densidad, gravedad específica, límites de Atteberg y, también, se hacen ensayos para determinar propiedades mecánicas como el triaxial no consolidado no drenado (UU), corte directo no consolidado no drenado (UU), compresión inconfinada y la consolidación para caracterizar el suelo desde el punto de vista de deformabilidad. Los ensayos que son no consolidados no drenados (UU) se hacen bajo estas consideraciones ya que el suelo natural se encuentra en este estado y no se generarán condiciones que lo afecten posteriormente.

Una vez caracterizado el suelo, se realizan las excavaciones a las profundidades de uno, dos y tres metros y se aplica el método de electro-ósmosis, ubicando siete electrodos en las paredes del suelo excavado, formando un hexágono con seis ánodos de acero (en los extremos) y un cátodo hueco de cobre (en el centro), como se muestra en la Ilustración 4 Conexión y numeración de los electrodos. La separación del cátodo a cualquier ánodo es de 0.5 m y se insertan en el terreno a una profundidad igual al espesor del estrato donde se encuentren. Las distancias máximas, recomendables, para la separación de los electrodos es de 1 a 3 m y su profundidad debe de ser, aproximadamente, igual al espesor del estrato donde se encuentran (Rittirong & Shang, 2005).

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Posteriormente, se procede a formar un circuito, conectando todos los electrodos mediante cables a una fuente de corriente directa, puede haber dos alternativas, aplicar voltaje constante o aplicar corriente constante. En este experimento se aplica voltaje constante, esperando una variación de la corriente debido al cambio de la resistencia del suelo.

El tiempo en cada ensayo es de una semana usando entre 15 y 20 voltios.

Ilustración 4 Conexión y numeración de los electrod os.

Una vez finalizado el procedimiento para cada profundidad de estudio, se extraen tres muestras de suelo de cada profundidad para realizar los ensayos de contenido de humedad, densidad, gravedad específica, límites de Atteberg, triaxial, corte directo, compresión inconfinada y consolidación.

Todas las muestras de suelo extraídas con anterioridad deben ser analizadas en un laboratorio para verificar los cambios en las propiedades mecánicas de estas, que se clasificarán como:

• Muestras a n metro(s) de profundidad en el sitio de excavación antes de aplicar el método.

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• Muestras a n metro(s) de profundidad en el sitio de excavación después de aplicar el método.

Donde n representa la profundidad de estudio (uno, dos o tres metros).

El total de las muestras por cada metro son seis, tres muestras obtenidas antes de la aplicación del método y tres muestras obtenidas después de la aplicación del método.

Los principales parámetros de comparación son:

• Ángulo de fricción

• Contenido de humedad

• Cohesión

La comparación se realiza midiendo el cambio de estos tres últimos parámetros entre las muestras que no fueron sometidas al método y las que sí fueron sometidas, comparando a las respectivas profundidades. Estos parámetros son obtenidos de los ensayos de laboratorio mencionados con anterioridad.

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3. PARÁMETROS INICIALES DEL EXPERIMENTO

3.1 DISPOSICIÓN DE LOS ELECTRODOS

Las configuraciones de los electrodos más usadas son geometrías cuadradas y tetraédricas como se muestra en la Ilustración 5 Arreglo geométrico de electrodos los cuales han mostrado resultados diferentes en cuanto a resistencia, corriente y drenaje de agua.

Ilustración 5 Arreglo geométrico de electrodos (Sah ib & Vinod, 2010, p. 302).

Las características de esfuerzo deformación mejoran en cualquiera de las configuraciones. Sahib y Vinod (2010) señalan que el arreglo tetraédrico con cátodo en el centro muestra mejores resultados en compresión inconfinada como se muestra en la Ilustración 6 Diagrama esfuerzo deformación pos ele ctro-ósmosis .

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Ilustración 6 Diagrama esfuerzo deformación pos ele ctro-ósmosis (Sahib & Vinod, 2010, p. 303).

Las otras configuraciones mostradas tienen sus ventajas sobre ésta como por ejemplo, la segunda configuración provee mayor drenaje (ver Ilustración 7 Drenaje de las diferentes configuraciones ) al presentar tres cátodos, los cuales actúan como puntos de drenaje.

La primera configuración no ofrece una diferencia importante sobre las otras geometrías.

Ilustración 7 Drenaje de las diferentes configuraci ones (Sahib & Vinod, 2010, p. 303).

Es de más interés revisar los cambios en las propiedades mecánicas del suelo, por lo que la configuración tetraédrica con un cátodo es la ideal para este caso. Esta configuración se puede llevar a un arreglo hexagonal con los mismos resultados, aumentando el número de ánodos en el sistema (ver Ilustración 8 Flujo en arreglo hexagonal ).

38

Ilustración 8 Flujo en arreglo hexagonal (Jones et al., 2006, p. 413).

3.2 VALOR DEL VOLTAJE

El voltaje que se puede definir es bastante amplio en la aplicación de la electro-ósmosis. Hay registros que han usado desde 12 voltios hasta 300 voltios, en donde el segundo valor ha correspondido a áreas tratadas mucho más grandes que las tratadas usando el primer valor de voltaje. El valor que se elige depende del tiempo de tratamiento que se piensa invertir y del tipo de suelo a tratar.

En este caso se usará, como referencia, un experimento donde se trató el suelo con 30 V con los siguientes valores de tiempo de tratamiento:

Tabla 1 Valores de voltaje y duración del tratamien to

(Glendinning, Jones, & Lamont-Black, 2005, p. 1022) .

El equipo para transmitir corriente directa está limitado a un voltaje de 25 Voltios, siendo el máximo valor del gradiente de voltaje de 0.5 V/cm con la distancia definida de 0.5 m de separación entre electrodos. Utilizando la Tabla 1 Valores de voltaje y duración del tratamiento como referencia y, una duración de 7 días se escoge para el experimento.

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4. CARACTERIZACIÓN DEL SUELO INALTERADO.

Se realiza la excavación de un pozo de tres metros de profundidad como se muestra en la Ilustración 9 Terreno de interés , garantizando un talud vertical. Esta excavación está cerca de un paso de agua haciéndolo ideal para el experimento.

Al realizar la excavación se evidenció la presencia de nivel freático a 50 cm a partir del nivel del terreno, lo que permite considerar el suelo como saturado a partir de esa profundidad.

Ilustración 9 Terreno de interés. Fuente: propia.

Después de realizada la excavación se tomaron muestras de campo hincando, de manera horizontal, tubos shelby a una profundidad de 1, 2 y 3 metros para obtener su densidad, gravedad específica, contenido de humedad y su clasificación según los límites de Atteberg. En las siguientes tablas se muestran los resultados de dichos ensayos.

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Tabla 2 Propiedades iniciales del primer metro

Primer metro de profundidad

Densidad húmeda 1.60 t/m3

Gravedad específica 2.88

Contenido de humedad 73.11 %

Límites de Atterberg LL:28.42% LP: 21.89% IP: 6.53% Clasificación: CL

Tabla 3 Propiedades iniciales del segundo metro

Segundo metro de profundidad



Contenido de humedad 108.33 %

Límites de Atteberg LL: 50.25% LP: 44.77% IP: 5.48% Clasificación: MH

Tabla 4 Propiedades iniciales del tercer metro

Tercer metro de profundidad



Contenido de humedad 94.66%

Límites de Atteberg LL: 60.29% LP: 51.75% IP: 8.55% Clasificación: MH

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El primer metro corresponde a arcilla de baja plasticidad (CL) y los otros dos corresponden a limos de alta compresibilidad (MH).

Las propiedades mecánicas del suelo inalterado se presentan a continuación para cada ensayo correspondiente:

Tabla 5 Propiedades mecánicas primer metro

Tabla 6 Propiedades mecánicas segundo metro

Tabla 7 Propiedades mecánicas tercer metro

Los detalles de estos ensayos, junto con los de consolidación, se encuentran en el anexo 2.

EnsayoÁngulo de

fricciónCohesión

(kPa)

Cohesión no

drenada (Cu)(kPa)

Triaxial (UU) 15° 5 -Corte directo (UU) 31° 19 -Compresión inconfinada

- - 10.6

EnsayoÁngulo de

fricciónCohesión

(kPa)

Cohesión no

drenada (Cu)(kPa)

Triaxial (UU) 5° 6 -Corte directo (UU) 15° 21.66 -Compresión inconfinada

- - 5.15

EnsayoÁngulo de

fricciónCohesión

(kPa)

Cohesión no

drenada (Cu)(kPa)

Triaxial (UU) 7° 7 -Corte directo (UU) 10° 31.16 -Compresión inconfinada

- - 16

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4.1 GEOLOGÍA DE LA ZONA

De acuerdo con (Area METROPOLITANA, 2006)

El municipio de Envigado, se localiza al sureste del valle de Aburrá, limitado al este por un relieve de altiplano y hacia el oeste por un relieve de vertientes montañosas de filos largos y escarpes. El altiplano se ubica en el corregimiento Las Palmas y en las veredas Pantanillo y Pericos; en contraste, el relieve escarpado corresponde al respaldo montañoso del Valle de Aburrá, el cual se interdigita en la parte baja con depósitos de flujos de escombros y lodos. La zona del altiplano está conformada por un conjunto de colinas amplias y altas, modeladas en perfil de meteorización; colinas bajas, modeladas en roca (dunita) y cadenas de cerros hacia los bordes del altiplano, modelados en rocas metamórficas (pág.99).

Según (Area METROPOLITANA, 2006)

Desde el punto de vista geológico, el municipio de Envigado está conformado por rocas metamórficas e ígneas en menor proporción; además de diversos tipos de depósitos tanto de vertiente como aluviales. Las rocas metamórficas están representadas por los Esquistos de Cajamarca (TReC), altamente grafitosos, los cuales hacen parte del Grupo Cajamarca, afloran además las rocas del Grupo El Retiro, incluidas dentro del Complejo Cajamarca, dentro de este se incluyen la Anfibolita de Medellín (TRaM), Migmatitas de Puente Peláez (TRmPP) y finalmente, y fuera del Complejo Cajamarca el Gneis Milontico de Sajonia (JKgmS). Dentro de las rocas ígneas aflora la Dunita de Medellín (JKuM), la cual hace parte del Complejo Ofiolítico de Aburrá (pág. 100)

En ocasiones los depósitos asociados a estas rocas se encuentran cubiertos por una capa de ceniza volcánica. Utilizando el perfil de meteorización de Dearman (1991), las primeras capas se encuentran en un grado VI de meteorización y algunas en un grado V, donde la roca se ha decolorado y transformado completamente en suelo, perdiendo estructura de la roca parental en el caso más meteorizado (Area METROPOLITANA, 2006).

Adicional a lo anterior, Builes (2015), determinó que los suelos del terreno de la Escuela de Ingeniería de Antioquia corresponden a un suelo residual de anfibolita como se aprecia en Ilustración 10 . En los primeros metros de profundidad se presenta suelos blandos, a los 10 m aumenta la rigidez, probablemente, a esta profundidad se encuentra el saprolito. Finalmente, a partir de los 15 m, se podrá encontrar roca sana.

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Ilustración 10 Geología de la zona (Builes, 2015)

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5. PRUEBAS DE ELECTRO-ÓSMOSIS

5.1 FUENTE REGULADORA DE VOLTAJE

Se cuenta con un equipo fabricado en la Escuela de Ingeniería de Antioquia EIA para regular la corriente o el voltaje como se muestra en la Ilustración 11 . El equipo admite una entrada de 110 voltios AC y permite regular la salida limitando el voltaje a 25 voltios DC con la posibilidad de reducirlo.

Ilustración 11 Fuente reguladora. Fuente: propia.

La fuente permite regular la corriente o el voltaje, no ambos al mismo tiempo, pues se debe cumplir la ecuación (1.22) donde R es constante.

La conexión con los electrodos se hace enrollando los cables alrededor de las varillas como se muestra en la Ilustración 12 .

Ilustración 12 Conexión del cable en los electrodos . Fuente: propia.

Para el experimento se trabajó regulando únicamente el voltaje en un rango de 15 a 20 voltios de salida DC logrando un montaje como se muestra en la Ilustración 13.

45

Ilustración 13 Conexión de los electrodos. Fuente: propia.

5.2 CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL SUELO INALTERADO

El equipo cuenta con un medidor de voltaje total, un medidor de corriente total y seis medidores de corriente. El voltaje que hay entre un ánodo y un cátodo es igual para todos. Cada medidor de corriente mide el amperaje entre un ánodo y un cátodo haciendo posible determinar la resistencia del suelo en los seis diferentes puntos donde se encuentran los ánodos de acero. Los valores iniciales de corriente y resistencia eléctrica debido a la aplicación de 15 voltios son:

• Primer metro de profundidad

Tabla 8 valores de voltaje y corriente inicial a un metro

Voltaje total (V) 15 Corriente total (Amp) 0.2 Corriente ánodo 1 (Amp) 0.02 Corriente ánodo 2 (Amp) 0.04 Corriente ánodo 3 (Amp) 0.04 Corriente ánodo 4 (Amp) 0.03 Corriente ánodo 5 (Amp) 0.03 Corriente ánodo 6 (Amp) 0.03

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Tabla 9 valores resistencia inicial a un metro

Ánodo Resistencia (Ohm) 1 750 2 375 3 375 4 500 5 500 6 500

Resistencia promedio 500

• Segundo metro de profundidad

Tabla 10 valores de voltaje y corriente inicial a d os metros

Voltaje total (V) 24 Corriente total (Amp) 0.22 Corriente ánodo 1 (Amp) 0.01 Corriente ánodo 2 (Amp) 0.02 Corriente ánodo 3 (Amp) 0.02 Corriente ánodo 4 (Amp) 0.03 Corriente ánodo 5 (Amp) 0.03 Corriente ánodo 6 (Amp) 0.05

Nota: debido a los bajos valores que daban los amperímetros, se aumentó el voltaje para determinar el valor de la corriente y la resistencia inicial, sin embargo el tratamiento se hizo con 17 V.

Tabla 11 valores resistencia inicial a dos metros

Ánodo Resistencia (Ohm) 1 2400 2 1200 3 1200 4 800 5 800 6 480

Resistencia promedio 1147

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• Tercer metro de profundidad

Tabla 12 valores de voltaje y corriente inicial a t res metros

Voltaje total (V) 16.9 Corriente total (Amp) 0.25 Corriente ánodo 1 (Amp) 0.01 Corriente ánodo 2 (Amp) 0.08 Corriente ánodo 3 (Amp) 0.09 Corriente ánodo 4 (Amp) 0.02 Corriente ánodo 5 (Amp) 0.03 Corriente ánodo 6 (Amp) 0.02

Tabla 13 resistencia inicial a tres metros

Ánodo Resistencia (Ohm) 1 1690 2 211.25 3 187.8 4 845 5 563.3 6 845

Resistencia promedio 723.7

Es posible determinar si tratar este suelo puede generar alto gasto energético comparando la conductividad eléctrica del suelo con el rango práctico definido en Ley de Ohm.

Tomando un par de varillas con cargas opuestas y asumiendo que el suelo entre estas es una lámina que actúa como resistencia con un espesor igual al promedio del diámetro del cátodo y el ánodo se obtiene la siguiente expresión a partir de las ecuaciones 1.23 y 1.24:

�S = �Q ∗ � (1.25)

48

Donde: L: longitud entre los electrodos (0.5 m)

R: resistencia del suelo

A: área transversal de la “lámina” considerada, con vector normal paralelo a la dirección del flujo de agua. Según la Ilustración 14 la dirección del flujo es paralela al eje Y.

Ilustración 14 Esquema de la lámina de suelo (cátod o a la izquierda y ánodo a la derecha). Fuente: propia.

El cátodo tiene un radio de media pulgada y el ánodo un radio de ¾ de pulgada con una longitud de un metro cada uno.

Tabla 14 valores de conductividad eléctrica del sue lo

Profundidad Conductividad eléctrica promedio (Siemens/metro)

Primer metro 0.063

Segundo metro 0.027

Tercer metro 0.044

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De acuerdo con (Jones et al., 2006) los estratos de 2 y 3 metros son económicos de tratar mientras que el primero puede resultar más costoso por el gasto energético necesario.

Todos los parámetros anteriores se compararán con las propiedades del suelo alterado por la aplicación de la electro-ósmosis y definir su comportamiento en el tiempo.

50

6. RESULTADOS PRUEBA ELECTRO-ÓSMOSIS

6.1 VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA Y CORRIEN TE EN EL SUELO

En el lapso transcurrido de siete días de tratamiento la resistencia eléctrica del suelo tuvo una variación debido a que la corriente que pasaba a través del suelo cambiaba con el paso del tiempo y al tener voltaje constante, la resistencia del suelo debía variar.

La variación de la corriente se da por factores como el cambio del contenido de agua, cambios electro-químicos, desecación del suelo, entre otros.

Se puede observar en la Ilustración 15 que el contenido de humedad es inversamente proporcional a la resistividad. De la ecuación 1.23 se puede obtener la resistencia eléctrica como medida de la resistividad y de la geometría de la sección. Considerando que la geometría es constante, la resistividad y la resistencia son directamente proporcionales, por lo que la variación de la resistencia con la humedad debe tener un comportamiento similar.

Ilustración 15 Variación de la resistividad del sue lo con respecto a la humedad a diferentes frecuencias (Epm, 2008, p. 4).

51

Al concluir, que la resistencia del suelo es inversamente proporcional a la humedad, las gráficas que se muestran a continuación evidencian que el suelo está perdiendo humedad.

En las gráficas se han agrupado los nodos que están a la misma profundidad como se indica en Ilustración 4 Conexión y numeración de los electrodos.

El comportamiento de la corriente en el suelo a 1 m de profundidad se muestra en la Ilustración 16 . Se puede notar que a medida que transcurre el tiempo la corriente que pasa por el suelo va disminuyendo, lo que implica que la resistencia eléctrica del suelo aumenta con el paso de los días, caso que se aprecia en las ilustraciones 17 y 18. Los comportamientos de los otros estratos son similares, estos se encuentran en el anexo 1.

Ilustración 16 Variación de la corriente a 1 m de p rofundidad.

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Co

rrie

nte

(am

per

ios)

Tiempo (Días)

Variación de la corriente a 1 m

52

Ilustración 17 Resistencia nodos 1 y 4 a 1 m de pro fundidad.

Ilustración 18 Resistencia nodos 2 y 3 a 1 m de pro fundidad.

Es notable que en el día cuatro se presenta una caída en la resistencia del suelo, se le atribuye a un evento de precipitación que ocurrió.

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)

Resistencia Nodos 1 y 4 a 1 m

Nodo 1

Nodo 4

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Re

sist

en

cia

(Oh

m)

Tiempo (Días)

Resistencia Nodos 2 y 3 a 1 m

Nodo 2

Nodo 3

53

6.2 VARIACIÓN DE LA PERMEABILIDAD ELECTRO-OSMÓTICA

Durante los ensayos se midió la cantidad de agua extraída en el tiempo, para esto se contó con un drenaje en el cátodo. Es claro que el volumen que circuló en el sistema es mayor que el recolectado en el cátodo debido a que parte del volumen queda atrapado. Es por esto que se maneja la cantidad de agua extraída en el tiempo como un porcentaje mostrado en la ilustración 19 .

Ilustración 19 Variación del porcentaje de volumen en el tiempo.

El caudal medido también tiene el mismo inconveniente del volumen, siendo el caudal total un poco mayor al medido. El caudal medido se muestra en la Ilustración 20 Variación del caudal .

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

35,0

40,0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Vo

lum

en e

xtra

ido

(%

)

Tiempo (Días)

Variación del volumen en %

1 m

2 m

3 m

54

Ilustración 20 Variación del caudal.

El tercer metro de profundidad presenta caudales mucho mayores que los otros dos. El nivel freático se encuentra por encima de los tres metros, por lo que el volumen de agua en ese estrato es mayor. Es por esto que la cantidad de agua extraída tiene esta magnitud.

El modelo usado para describir el flujo electro-osmótico es el de Helmholtz-Smoluchowski (1879). Esta teoría indica que la permeabilidad electro-osmótica es independiente del tamaño de los poros y ha mostrado mejores resultados que la teoría de Schmid (1950, 1951) en cuanto al concepto de la permeabilidad electro-osmótica (Mitchell & Soga, 2005), aunque ambas coinciden en la estructura de la ecuación 1.9. Por otra parte, presenta simplicidad ante la teoría de Spiegler (1958), ya que lo que se quiere es describir el comportamiento base del fenómeno.

De la ecuación 1.9 es posible despejar la permeabilidad electro-osmótica y obtenerla para los caudales observados.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

45,00

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Cau

dal

(m

L/h

)

Tiempo (Días)

Variación del caudal

1 m

2 m

3 m

55

La variación de la permeabilidad electro-osmótica tiene un comportamiento en el tiempo como se muestra en la Ilustración 21 , donde se aprecia el primer metro. Para obtener la permeabilidad electro-osmótica (ke) se emplea la ecuación 1.9. Los otros estratos tienen la misma tendencia, estos se encuentran en el anexo 1.

Ilustración 21 Variación de la permeabilidad electr o-osmótica en el tiempo para 1 m de profundidad.

El valor del día 0 se puede obtener siguiendo el procedimiento para obtener la permeabilidad electro-osmótica en función del potencial zeta descrito en 1.3.9.1.

La permeabilidad electro-osmótica es directamente proporcional al caudal de salida y por esto presenta el mismo problema que el volumen; como el volumen medido es solo una porción del volumen total que circuló en el sistema, el caudal medido es solo una porción del total y, por lo tanto, la permeabilidad electro-osmótica no será la total. Es por esto que también se maneja como un porcentaje tomando como el 100% el valor del primer día de medición.

0,00E+00

2,00E-07

4,00E-07

6,00E-07

8,00E-07

1,00E-06

1,20E-06

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Per

mea

bili

dad

ele

ctro

-osm

óti

ca (

ke)

(cm

2/V

-s)

Tiempo (Días)

Permeabilidad electro-osmótica en el tiempo a 1 m

56

Ilustración 22 Variación del porcentaje de la perme abilidad electro-osmótica.

Los primeros metros evidencian un comportamiento similar en la variación de la permeabilidad electro-osmótica.

Las ilustraciones 19, 20 y 22 revelan que sobre el tercer metro hubo diferentes resultados de tratamiento, lo que probablemente se vea reflejado en los ensayos de corte, de compresión inconfinada, triaxial y consolidación.

0

20

40

60

80

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Per

mea

bili

dad

ele

ctro

-osm

óti

ca (

%)

Tiempo (Días)

Permeabilidad electro-osmótica en %

1 m

2 m

3 m

57

7. VARIACIÓN DE LAS PROPIEDADES DEL SUELO

7.1 ENSAYO DE CORTE DIRECTO

A continuación se muestran las envolventes de falla construidas a partir del ensayo de corte directo (UU), tanto para el suelo inalterado como para el suelo alterado. Los resultados de estos ensayos se encuentran con más detalle en el anexo 2.

7.1.1 Primer metro de profundidad

Ilustración 23 Envolvente de falla en corte directo para el primer metro de profundidad.

En la Tabla 15 se comparan los valores del suelo alterado con los valores del suelo inalterado.

Tabla 15 Comparación propiedades mecánicas primer m etro en corte directo

Cohesión (kPa)

Ángulo de fricción

Resistencia al corte Mohr-Coulomb

(esfuerzo vertical = 16 kPa)

Suelo inalterado 19.00 31° 28.61

Suelo alterado 23.60 37° 35.70

y = 0,7583x + 23,618

y = 0,6083x + 19,015

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60 80

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)

Esfuerzo normal (kPa)

Suelo alterado

Suelo inalterado

58

Frente a los datos anteriores se tiene un incremento del 24% para la cohesión, del 19% para el ángulo de fricción y de 25% para la resistencia al corte.

7.1.2 Segundo metro de profundidad

Ilustración 24 Envolvente de falla en corte directo para el segundo metro de profundidad.


Tabla 16 Comparación propiedades mecánicas segundo metro en corte directo

Cohesión (kPa)


Resistencia al corte Mohr-Coulomb (kPa)




Frente a los datos anteriores se tiene un incremento del 21% para la cohesión, del 26% para el ángulo de fricción y de 24% para la resistencia al corte.

y = 0,349x + 26,345

y = 0.2584x + 21.667

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 50 100 150 200

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Suelo alterado

Suelo inalterado

59

7.1.3 Tercer metro de profundidad

Ilustración 25 Envolvente de falla en corte directo para el tercer metro de profundidad.


Tabla 17 Comparación propiedades mecánicas tercer m etro en corte directo

Cohesión (kPa)






Frente a los datos anteriores se tiene un incremento del 11% para la cohesión y 9% para la resistencia al corte. El ángulo de fricción no tuvo cambio significativo.

y = 0,1724x + 34,403

y = 0,1727x + 31,162

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Suelo alterado

Suelo inalterado

60

7.2 ENSAYO DE COMPRESIÓN INCONFINADA

Los resultados de estos ensayos se muestran como gráficas de esfuerzo-deformación, comparando la resistencia del suelo inalterado con la resistencia del suelo alterado. Las comparaciones se hacen entre los esfuerzos máximos obtenidos en cada ensayo. Los datos de estos ensayos se encuentran en el anexo 2.


Ilustración 26 Diagrama esfuerzo deformación en com presión inconfinada para primer metro de profundidad.

Se presenta un incremento del 61.1% en el esfuerzo último y un aumento en la rigidez del suelo.

Módulo de elasticidad suelo inalterado al 50% del esfuerzo último: 820 kPa.

Módulo de elasticidad suelo alterado al 50% del esfuerzo último: 1420 kPa.

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

Esfu

erzo

(kP

a)

Deformación unitaria (%)

Esfuerzo-deformación para compresión inconfinada

Suelo alterado

Suelo inalterado

61


Ilustración 27 Diagrama esfuerzo deformación en com presión inconfinada para primer segundo de profundidad.

Se presenta un incremento del 10% en el esfuerzo último.



0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

Esfu

erzo

(kP

a)



Suelo alterado

Suelo inalterado

62


Ilustración 28 Diagrama esfuerzo deformación en com presión inconfinada para primer metro de profundidad.

Se presenta un incremento del 3% en el esfuerzo último y un aumento en la rigidez del suelo.



0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000 5,0000 6,0000 7,0000

Esfu

erzo

(kP

a)



Suelo alterado

Suelo inalterado

63

7.3 ENSAYO TRIAXIAL

El ensayo triaxial que se presenta es escalonado, es decir, el incremento del esfuerzo lateral se aplica a medida que va avanzando la deformación y no a una muestra completamente nueva. Así, una muestra tiene dos incrementos de presión lateral en el momento en el cual esté a punto de llegar al esfuerzo último sin permitir que llegue a fallar.

El ensayo escalonado es muy sensible en el momento de ejecución, pudiendo ocurrir una falla del espécimen fácilmente sin ser notoria. Para poder construir las envolventes de falla de cada muestra se empleó el máximo esfuerzo presentado en cada etapa.

Se presentan las gráficas de esfuerzo deformación y los resultados del ensayo comparándolos con los valores del suelo inalterado. Las envolventes de falla y todos los datos del ensayo se encuentran en el anexo 2.


Ilustración 29 Curva esfuerzo-deformación en triaxi al primer metro de profundidad.

0

10

20

30

40

50

60

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00

Esfu

erzo

∆P

(K

Pa)

% Deformación unitaria

Curva Esfuerzo vs Deformación Unitaria

Etapa I Etapa II Etapa III

Etapa I Etapa II Etapa IIIAlteradoInalterado

64

Tabla 18 Comparación propiedades mecánicas primer m etro en triaxial

Cohesión (kPa)



(esfuerzo normal = 16 kPa)

Suelo alterado 7 18° 12.20

Suelo inalterado 5 15° 9.30

Frente a los datos anteriores se tiene un incremento del 40% para la cohesión, 20% para el ángulo de fricción y un 31% para la resistencia al esfuerzo cortante.

Módulo de elasticidad suelo inalterado al 50% del esfuerzo último de la primera etapa: 2600 kPa.

Módulo de elasticidad suelo alterado al 50% del esfuerzo último de la primera etapa: 1600 kPa.


Ilustración 30 Curva esfuerzo-deformación en triaxi al segundo metro de profundidad.

0

5

10

15

20

25

30

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00 12,00 13,00 14,00

Esfu

erz

o ∆

P (

KP

a)





AlteradoInalterado

65

Tabla 19 Comparación propiedades mecánicas segundo metro en triaxial

Cohesión (kPa)






Frente a los datos anteriores se tiene una mejora del 16% para la cohesión, 20% para el ángulo de fricción y un 18% para la resistencia al esfuerzo cortante.




Ilustración 31 Curva esfuerzo-deformación en triaxi al tercer metro de profundidad.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 10,00 11,00

Esfu

erz

o ∆

P (

KP

a)



AlteradoInalterado

66

Tabla 20 Comparación propiedades mecánicas tercer m etro en triaxial

Cohesión (kPa)






Frente a los datos anteriores se tiene una mejora del 14% para el ángulo de fricción y un 8% para la resistencia al corte. La cohesión no tuvo diferencia significativa.



Cabe señalar que este estrato presentó la mayor cantidad de agua extraída y el que menos variación de la permeabilidad electro-osmótica tuvo.

67

7.4 ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN

En este ensayo se pretende comparar las curvas de compresibilidad y las relaciones de vacíos. En las siguientes gráficas es claro que la relación de vacíos tiene una gran diferencia, evidenciando que el proceso de electro-ósmosis indujo una consolidación en el suelo.


Ilustración 32 Curva de consolidación a 1 m.

1,00

1,20

1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

0,10 1,00 10,00

Rel

ació

n de

Vac

íos

(e)

Presión - x102 kPa

Curva de consolidación

Suelo alterado

Suelo inalterado

68





1,40

1,60

1,80

2,00

2,20

2,40

2,60

2,80

0,10 1,00 10,00

Rel

ació

n de

Vac

íos

(e)

Presión - x102 kPa


Sueloalterado

Sueloinalterado

1,70

1,80

1,90

2,00

2,10

2,20

2,30

2,40

2,50

0,10 1,00 10,00

Rel

ació

n de

Vac

íos

(e)

Presión - x102 kPa


Sueloalterado

Sueloinalterado

69

En la Tabla 21 y en la Tabla 22 se presenta el coeficiente de compresibilidad (av), el coeficiente de compresibilidad volumétrica (mv) y la pendiente de la curva de consolidación (Cc).

Tabla 21 Parámetros del ensayo de consolidación ant es de electro-ósmosis

Tabla 22 Parámetros del ensayo de consolidación des pués de electro-

ósmosis

7.5 HUMEDADES

Se presentan a continuación las humedades iniciales y finales en los tres estratos de suelo.

Tabla 23 Contenidos de humedad antes y después del tratamiento

Los porcentajes de humedad disminuyen para el suelo tratado. Se observa que a medida que aumenta la profundidad el porcentaje de cambio en la cantidad de agua va disminuyendo.

Profundidad (m) 1 2 3av (1/kPa) 0.00126 0.00349 0.00320mv (1/kPa) 0.00040 0.00091 0.00091Cc 0.24361 0.67546 0.62009

Profundidad (m) 1 2 3av (1/kPa) 0.00166 0.00229 0.00297mv (1/kPa) 0.00064 0.00072 0.00085Cc 0.32112 0.44292 0.57580

Profundidad (m)Antes del

tratamientoDespués del tratamiento

Porcentaje de cambio

1 73.11 32.89 55%2 108.33 85.23 21%3 94.66 89.29 6%

Contenido de humedad (%)

70

8. CONSIDERACIONES FINALES

Los ensayos de laboratorio evidencian que el uso del método afecta las propiedades del suelo pero también está ligado a la cantidad de agua y a la profundidad a la cual se encuentra el estrato. En la Ilustración 35 Porcentaje de incremento vs profundidad en ensayo de corte Ilustración 36 y en la Ilustración 37 se observa que, a medida que se aumenta la profundidad, el porcentaje de incremento disminuye, excepto para el ensayo de corte directo, en el cual incrementa el ángulo de fricción para el segundo metro pero disminuye en el tercer metro. Los módulos de elasticidad tienden a aumentar con el tratamiento, con excepción del módulo del primer metro en la primera etapa del ensayo triaxial, donde no incrementa y puede deberse a la falta de confinamiento de la etapa.

En conclusión, las propiedades mejoran, pero el porcentaje de incremento tiende a disminuir con el aumento de la profundidad.

El tercer metro tiene adicionalmente un comportamiento diferente a los otros dos. Es notable como en la Ilustración 19 Variación del porcentaje de volumen en el tiempo , en la Ilustración 20 Variación del caudal y en la Ilustración 22 Variación del porcentaje de la permeabilidad electro-osmótica los dos primeros metros de suelo tienen un comportamiento similar, mientras que el tercer metro está alejado de esta tendencia, mostrando que tiene una mayor cantidad de agua y una menor disminución de la permeabilidad electro-osmótica (ke).

71

Ilustración 35 Porcentaje de incremento vs profundi dad en ensayo de corte.

Ilustración 36 Porcentaje de incremento vs profundi dad en ensayo triaxial.

Como se mencionó anteriormente, el triaxial escalonado presenta dificultades de ejecución. Se debe considerar en el trabajo, como causa de error, la posible falla que tuvieron las muestras en las etapas 1 y 2, puesto que hace que los resultados difieran de la realidad, lo que limita la conclusión de la gráfica anterior. A pesar de esto, para construir la envolvente de falla, se usó el valor del esfuerzo máximo que presentaron las muestras en cada etapa.

0

5

10

15

20

25

30

0 1 2 3

Incr

emen

to (

%)

Profundidad (m)

Incremento de propiedades en ensayo de corte

Cohesión

Angulo de fricción

Resistencia al corte

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

0 1 2 3

Incr

emen

to (

%)

Profundidad (m)

Incremento de propiedades en ensayo triaxial

Cohesión

Angulo de frcción

Resistencia al corte

72

Ilustración 37 Porcentaje de incremento vs profundi dad en ensayo de compresión inconfinada.

Es importante considerar si el suelo en estudio puede o no ser sensitivo. Para determinar si un suelo es sensitivo se debe determinar su índice de liquidez. Según Das (2001), el índice de liquidez para un suelo se define por la siguiente razón:

IL= w-LPIP (8.1)

Donde: w: contenido de agua

LP: límite plástico

IP: límite líquido

Una arcilla se puede considerar sensitiva si el índice de liquidez es mayor que la unidad.

Al calcular este índice se obtiene:

Primer metro: 7.8

Segundo metro: 5.8

Tercer metro: 3.8

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3

Incr

emen

to (

%)

Profundidad (m)

Incremento de la resistencia a la compresión

73

Los tres estratos presentan valores mayores a la unidad indicando que son sensitivos y pueden tener implicaciones en la efectividad del método. Se propone entonces evaluar los efectos de suelos sensitivos en trabajos futuros para determinar la eficiencia del método bajo esas condiciones.

Adicional, Morris, Hillis, y Caldwell (1985) realizaron ensayos de mejoramiento de suelos sobre arcillas limosas sensitivas, concluyendo que, para una muestra de laboratorio, necesitaron tiempos de tratamiento extendidos. Los resultaros mostraron reducción en el contenido de agua y aumento en la resistencia a corte.

El comportamiento del incremento de las propiedades mostradas anteriormente es similar al cambio de la humedad del suelo como se aprecia en la Ilustración 38 . Es notable que, a medida que la humedad tiene un cambio mayor, las propiedades también cambian en mayor magnitud.

Ilustración 38 Cambio en la humedad del suelo.

Los ensayos de consolidación evidencian una disminución del contenido de vacíos, lo que implica un asentamiento inducido, excepto para el tercer metro, el cual no presenta un cambio significativo en la reducción de vacíos. Los valores de av, mv y Cc disminuyen para el segundo y tercer metro. A partir del inverso del parámetro mv es posible definir el módulo de elasticidad edométrico del suelo. El segundo metro es claro que aumenta el módulo mientras el tercero no tiene cambio

0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3

Cam

bio

en

la h

um

edad

(%

)

Profundidad (m)

Cambio en la humedad

74

significativo, lo que concuerda con los cambios en la humedad y los porcentajes de incremento que se mostraron anteriormente. El primer metro muestra una disminución del parámetro de compresibilidad volumétrica lo que indica una disminución de la rigidez del suelo. Este es el único resultado que no sigue la tendencia de los demás y por esto no es concluyente.

El incremento de la profundidad hace que la velocidad a la cual se desplace el agua sea menor. Si el agua se estuviera llevando hacia el exterior del talud, la presión, debido al peso del suelo, haría que la velocidad de extracción del agua fuera mayor. El proceso consiste en desplazar el agua dentro del suelo, llevándola desde los ánodos al cátodo y por consiguiente la presión vertical no favorece el movimiento de las particulas.

Considerando la Ilustración 3 , Iwata, Tanaka, y S. Jami (2013) indican que la velocidad media en un capilar vertical puede ser expresada de la siguiente manera para poros pequeños

�Z = (Q − �):8� [ \]^# /_Z − `abcad − Refg (8.2)

Y para poros grandes

�Z = �+� /_Z − (Q − �):

8� `abcad − Ref (8.3) Donde: R: radio del capilar

Eoz: fuerza del campo eléctrico a lo largo del eje z del capilar

vz: velocidad en el eje z del capilar

δ: espesor desde la pared del capilar hasta el plano de movilidad

PL: presión local del líquido

λl: conductancia específica del líquido

mi: movilidad ionica

ε: permitividad eléctrica del suelo

75

ζ: potencial zeta

ρ: densidad del líquido

g: aceleración de la gravedad

El primer término de la ecuación 8.2 corresponde a la teoría de Schmid (1950, 1951) y el primer término de la ecuación 8.3 corresponde a la teoría de Helmholtz-Smoluchowski (1879). Ambas se modifican con la presión, indicando que, al aumentar la profundidad, la velocidad de drenaje será menor debido al aumento de presión, por lo que la variación de la cantidad de agua será menor. Esto apoya los resultados de la Tabla 23 y los resultados de la Ilustración 35, de la Ilustración 36 y de la Ilustración 37.

Los resultados, en general, indican que siete días de tratamiento afecta a los estratos superiores en mayor magnitud que a los inferiores. El contenido de agua en el tercer metro también afectó significativamente los resultados, evidenciando la necesidad de usar más tiempo para tratarlo u otra disposición de las presentadas en la Ilustración 5 , como la que emplea los cátodos en los extremos y un ánodo en el centro, aumentando el drenaje. Finalmente, se propone utilizar el método de la electro-ósmosis hincando los electrodos de manera horizontal principalmente en estructuras de contención. Al mejorar los parámetros básicos del suelo (cohesión y ángulo de fricción), la estabilidad de los taludes será mayor proporcionando más seguridad.

Glendinning, Jones y Lamont-Black (2005) señalan que el comportamiento de la permeabilidad electro-osmótica disminuye en el tiempo, como se muestra en la Ilustración 39 , lo que evidencia similitud con la variación que tuvieron los suelos a uno y dos metros.

76

Ilustración 39 Permeabilidad electro-osmótica vs ti empo (Glendinning, Jones, & Lamont-Black, 2005, p. 1023).

El tercer metro tiene una tendencia a disminuir al igual que los otros pero en menor magnitud. Esto se asocia a la cantidad de agua que el estrato contiene, ya que se encuentra por debajo del nivel freático.

Para alterar el suelo que se encuentra a 3 m de profundidad se puede recurrir a las siguientes estrategias:

• Disminuir la separación de los electrodos.

• Aumentar el voltaje inducido.

• Aumentar el tiempo de tratamiento.

• Cambiar la disposición de los electrodos para aumentar el drenaje.

• Aumentar el área a tratar.

Esta última, con la intención de evitar que el agua, en la vecindad del arreglo, ingrese en el área tratada.

77

Es necesario conocer mejor los parámetros de entrada según la profundidad que se vaya a manejar y el tipo de suelo que se tenga. Para el caso de la profundidad, se puede establecer el tiempo requerido para obtener resultados similares a estratos superficiales. En el caso de superar el nivel freático se debe evaluar la posibilidad de usar un arreglo geométrico que permita drenar agua en mayor magnitud.

El voltaje o corriente a escoger es un parámetro de entrada fundamental que altera el tratamiento. El valor del voltaje puede escogerse empleando la ecuación 1.9 para un tiempo definido con el valor de ke = 5x10-5 cm/s/V/cm propuesto por Casagrande (1952) para suelos en general. Se debe seleccionar este valor con cuidado ya que puede ocurrir una caída de voltaje en la interface suelo-electrodo al aplicar voltajes altos en la fuente, lo que hace el tratamiento menos eficiente (Casagrande, 1983; Shang et al., 1996 citado en Rittirong & Shang, 2005). Debido a esto, aplicar voltajes bajos entre una separación de ánodo y cátodo pequeña es lo más aconsejable para generar el campo eléctrico requerido (Rittirong & Shang, 2005). Además de tener un tratamiento menos eficiente, se tendrá un alto consumo de energía.

Por lo anterior, es necesario conocer el valor inicial del voltaje a aplicar y el tiempo de tratamiento adecuado para los diferentes tipos de suelo. Para esto se puede evaluar la permeabilidad electro-osmótica de diferentes materiales y proponer una expresión para hallar el tiempo de tratamiento aproximado modificando la ecuación 1.9 o bien la 8.3.

Si el suelo a tratar puede resultar costoso en cuanto al gasto de energía puede probarse la metodología con voltaje intermitente para no tener el sistema encendido permanentemente. Según Shang y Lo (1997) se halla un coeficiente de relación de tiempos β

h = i#"^T< "�j"�a#a<i#"^T< "�j"�a#a< + i#"^T< �T�e�a< (8.4)

Emplear este parámetro ha mostrado mejoras en la eficiencia energética del tratamiento. En la Ilustración 40 , Ilustración 41 , Ilustración 42 e Ilustración 43 se observan los resultados al usar un valor de β de 1, 0.94, 0.88 y 0.75.

78

Ilustración 40 Prueba electro-cinética con β=1 (Shang & Lo, 1997, p. 125)

Ilustración 41 Prueba electro-cinética con β=0.94 (Shang & Lo, 1997, p. 126)

79



El parámetro de evaluación, en este caso, es el cambio en la cantidad de volumen por vatio por hora que se muestra en la Ilustración 44 . FPC-N representa el ensayo realizado e.g. FPC-1 es el ensayo para β=1 y FPC-4 es el ensayo con β=0.75.

80

Ilustración 44 Efecto de la intermitencia (Shang & Lo, 1997, p. 127)

Es claro que el ensayo FPC-4 con β=0.75 presentó la mejor eficiencia de los cuatro.

81

9. CONCLUSIONES

• Por medio de los ensayos de laboratorio, se concluye que, el terreno seleccionado para el tratamiento, presentó una clasificación de finos (arcilla y limo), lo que permite comparar los resultados de cada metro debido que es posible esperar un comportamiento similar, así las alteraciones en los resultados pueden ser atribuidas a la profundidad y al contenido de agua.

• Se logró una aplicación del método además de observar y describir la influencia de la electro-ósmosis a diferentes profundidades.

• Con los resultados obtenidos a partir del método, se pudo analizar y determinar cómo se incrementan las propiedades del suelo por medio de la electro-ósmosis; dichas propiedades clásicas, permiten a su vez discutir diferentes métodos de cimentaciones y obras de contención.

• Se evidenció un incremento en las propiedades propuestas para evaluación, atribuido a la aplicación del método de la electro-ósmosis. Dichas propiedades incrementan en menor magnitud a medida que se aumenta la profundidad donde se hace el tratamiento. Además la disminución del contenido de humedad se observa que es proporcional a la mejora y al cambio en las relaciones de vacíos. A pesar de tratarse de suelos finos, no se asegura completamente esta tendencia que depende de la profundidad. Para validar esto es necesario extender las pruebas en trabajos futuros y usar suelos con propiedades iguales.

82

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84

ANEXO 1 RESULTADOS DE ENSAYOS DE CAMPO

RESISTENCIA ELÉCTRICA DEL SUELO

Primer metro de profundidad:

Voltajes totales (Vt), corrientes totales (It) y corriente en los nodos (I N) en amperios. Día 0 Día 1 Día 2 Día 3

Vt 15 Vt 15 Vt 14.8 Vt 14.9 It (Amp) 0.2 It (Amp) 0.16 It (Amp) 0.15 It (Amp) 0.15 I N1 0.02 I N1 0.02 I N1 0.02 I N1 0.02 I N2 0.04 I N2 0.02 I N2 0.01 I N2 0.02 I N3 0.04 I N3 0.02 I N3 0.01 I N3 0.02 I N4 0.03 I N4 0.02 I N4 0.01 I N4 0.01 I N5 0.03 I N5 0.02 I N5 0.015 I N5 0.02 I N6 0.03 I N6 0.03 I N6 0.02 I N6 0.02

Día 4 Día 5 Día 6 Día 7 Vt 14.6 Vt 14.9 Vt 14.9 Vt 14.8 It (Amp) 0.16 It (Amp) 0.14 It (Amp) 0.14 It (Amp) 0.13 I N1 0.015 I N1 0.01 I N1 0.01 I N1 0.005 I N2 0.03 I N2 0.03 I N2 0.02 I N2 0.01 I N3 0.02 I N3 0.02 I N3 0.02 I N3 0.01 I N4 0.01 I N4 0.01 I N4 0.01 I N4 0.005 I N5 0.03 I N5 0.015 I N5 0.01 I N5 0.005 I N6 0.02 I N6 0.015 I N6 0.01 I N6 0.005

Resistencia del suelo en los nodos. Unidades en Ohm. Día N1 N2 N3 N4 N5 N6

0 750 375 375 500 500 500 1 750 750 750 750 750 500 2 740 1480 1480 1480 986.66 740 3 745 745 745 1490 745 745 4 973.3 486.7 730 1460 486.7 730 5 1490 496.7 745 1490 993.3 993.3 6 1490 745 745 1490 1490 1490 7 2960 1480 1480 2960 2960 2960

85

Segundo metro de profundidad:


Vt 17 Vt 17 Vt 17 Vt 17 It (Amp) 0.15 It (Amp) 0.14 It (Amp) 0.13 It (Amp) 0.13 I N5 0.03 I N5 0.03 I N5 0.02 I N5 0.02 I N2 0.02 I N2 0.01 I N2 0.01 I N2 0.01 I N3 0.02 I N3 0.02 I N3 0.02 I N3 0.02 I N4 0.03 I N4 0.02 I N4 0.02 I N4 0.02 I N1 0.01 I N1 0.01 I N1 0.005 I N1 0.005 I N6 0.05 I N6 0.04 I N6 0.03 I N6 0.02

Día 4 Día 5 Día 6 Día 7 Vt 17 Vt 17 Vt 17 Vt 17 It (Amp) 0.13 It (Amp) 0.13 It (Amp) 0.12 It (Amp) 0.12 I N5 0.01 I N5 0.01 I N5 0.01 I N5 0.01 I N2 0.01 I N2 0.01 I N2 0.01 I N2 0.01 I N3 0.02 I N3 0.01 I N3 0.01 I N3 0.01 I N4 0.01 I N4 0.01 I N4 0.01 I N4 0.01 I N1 0.005 I N1 0.005 I N1 0.005 I N1 0.005 I N6 0.02 I N6 0.01 I N6 0.01 I N6 0.01

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)

Resistencia Nodos 5 y 6

Nodo 5

Nodo 6

86


0 567 850 850 567 1700 340 1 567 1700 850 850 1700 425 2 850 1700 850 850 3400 567 3 850 1700 850 850 3400 850 4 1700 1700 850 1700 3400 850 5 1700 1700 1700 1700 3400 1700 6 1700 1700 1700 1700 3400 1700 7 1700 1700 1700 1700 3400 1700

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)


Nodo 1

Nodo 4

87

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)


Nodo 2

Nodo 3

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)


Nodo 5

Nodo 6

88

Tercer metro de profundidad:


Vt 16.9 Vt 17 Vt 16.8 Vt 17 It (Amp) 0.25 It (Amp) 0.23 It (Amp) 0.21 It (Amp) 0.21 I N1 0.01 I N1 0.01 I N1 0.01 I N1 0.01 I N2 0.08 I N2 0.07 I N2 0.07 I N2 0.07 I N3 0.09 I N3 0.07 I N3 0.06 I N3 0.06 I N4 0.02 I N4 0.01 I N4 0.01 I N4 0.01 I N5 0.03 I N5 0.02 I N5 0.015 I N5 0.01 I N6 0.02 I N6 0.02 I N6 0.02 I N6 0.02

Día 4 Día 5 Día 6 Día 7 Vt 17 Vt 16.7 Vt 16.7 Vt 17 It (Amp) 0.2 It (Amp) 0.19 It (Amp) 0.19 It (Amp) 0.15 I N1 0.01 I N1 0.01 I N1 0.01 I N1 0.005 I N2 0.06 I N2 0.06 I N2 0.06 I N2 0.01 I N3 0.05 I N3 0.05 I N3 0.05 I N3 0.01 I N4 0.01 I N4 0.005 I N4 0.005 I N4 0.005 I N5 0.01 I N5 0.005 I N5 0.005 I N5 0.005 I N6 0.02 I N6 0.02 I N6 0.02 I N6 0.01


0 1690 211 188 845 563 845 1 1700 243 243 1700 850 850 2 1680 240 280 1680 1120 840 3 1700 243 283 1700 1700 850 4 1700 283 340 1700 1700 850 5 1670 278 334 3340 3340 835 6 1670 278 334 3340 3340 835 7 3400 1700 1700 3400 3400 1700

89

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)


Nodo 1

Nodo 4

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Re

sist

en

cia

(Oh

m)

Tiempo (Días)


Nodo 2

Nodo 3

90

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Res

iste

nci

a (O

hm

)

Tiempo (Días)


Nodo 5

Nodo 6

91

VOLUMENES Y PERMEABILIDAD ELECTRO-OSMÓTICA

Volumen drenado:

Drenaje (mL)

Profundidad (m) Día 1 2 3

0 0 0 0 1 5 115 1000 2 5 100 1000 3 2 50 960 4 2 30 940 5 1 30 900 6 0 10 900 7 0 10 890

0

200

400

600

800

1000

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Vo

lum

en e

xtra

ido

(m

L)

Tiempo (Días)

Volumen extraido en el tiempo

1 m

2 m

3 m

92

Porcentaje de volumen drenado:

Drenaje (%)


0 0.0 0.0 0.0 1 31.3 33.1 15.2 2 31.3 28.8 15.2 3 12.5 14.4 14.6 4 12.5 8.6 14.3 5 6.3 8.6 13.7 6 0.0 2.9 13.7 7 0.0 2.9 13.5

Caudales:

Caudales mL/h


0 0.00 0.00 0.00 1 0.21 4.79 41.67 2 0.21 4.17 41.67 3 0.08 2.08 40.00 4 0.08 1.25 39.17 5 0.04 1.25 37.50 6 0.00 0.42 37.50 7 0.00 0.42 37.08

93

Permeabilidad electro-osmótica (ke):

Permeabilidad ke (cm2/V-s)


0 0.00E+00 0.00E+00 0.00E+00 1 1.07E-06 2.47E-05 2.15E-04 2 1.07E-06 2.15E-05 2.15E-04 3 4.29E-07 1.07E-05 2.06E-04 4 4.29E-07 6.44E-06 2.02E-04 5 2.15E-07 6.44E-06 1.93E-04 6 0.00E+00 2.15E-06 1.93E-04 7 0.00E+00 2.15E-06 1.91E-04

Permeabilidad electro-osmótica (ke) expresada en po rcentajes:

% Permeabilidad ke


0 1 100 100 100 2 100 87 100 3 40 43 96 4 40 26 94 5 20 26 90 6 0 9 90 7 0 9 89

94

Variación de la permeabilidad electro-osmótica en e l segundo metro:

Variación de la permeabilidad electro-osmótica en e l tercer metro:

0,00E+00

5,00E-06

1,00E-05

1,50E-05

2,00E-05

2,50E-05

3,00E-05

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ke (

cm2

/V-s

)

Tiempo (Días)


0,00E+00

5,00E-05

1,00E-04

1,50E-04

2,00E-04

2,50E-04

0 1 2 3 4 5 6 7 8

ke (

cm2

/V-s

)

Tiempo (Día)


95

ANEXO 2 RESULTADOS DE ENSAYOS DE LABORATORIO:

CORTE DIRECTO

Al finalizar cada ensayo se indica el nombre del archivo donde se encuentran todos los datos. No se colocan en los anexos debido al tamaño de las tablas.

ANTES DE ELECTRO-ÓSMOSIS


Diámetro muestra 6.3 cm Área 0.00312 m2 Masa normal 1 5 kg Masa normal 2 10 kg Masa normal 3 20 kg

Esfuerzo Pico

Tangencial (kPa) Normal (kPa) 31.180 18.461 40.069 36.921 64.398 73.842

0

10

20

30

40

50

60

70

0 1 2 3 4 5 6 7

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)

Deformación (mm)

Diagrama esfuerzo-deformación

carga 1

carga 2

carga 3

96

Todos los datos de lectura de la máquina de corte para este ensayo se encuentran en el archivo “Ensayo de corte directo 1 m Antes EO”.

Segundo metro de profundidad:


Esfuerzo Pico

Tangencial (kPa) Normal (kPa)

25.565 36.921

47.919 73.842

55.717 147.685

y = 0,6083x + 19,015

0

10

20

30

40

50

60

70

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Envolvente de falla

97


0

10

20

30

40

50

60

0 1 2 3 4 5 6 7

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)

Deformación (mm)


carga 1

carga 2

carga 3

y = 0.2584x + 21.667

0

10

20

30

40

50

60

70

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Envolvente de falla

98

Tercer metro de profundidad:


Esfuerzo Pico


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)

Deformación (mm)


carga 1

carga 2

carga 3

99


y = 0,1727x + 31,162

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Envolvente de falla

100

DESPUÉS DE ELECTRO-ÓSMOSIS



Esfuerzo Pico


0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 1 2 3 4 5 6 7

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)

Deformación (mm)


carga 1

carga 2

carga 3

101

Todos los datos de lectura de la máquina de corte para este ensayo se encuentran en el archivo “Ensayo de corte directo 1 m Despues EO”.



Esfuerzo Pico

Tangencial (kPa) Normal (kPa)

34.403 36.921

59.356 73.842

75.471 147.685

y = 0.7583x + 2.3618

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Envolvente de falla

102


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7

Esfu

erzo

tan

gen

cial

(kP

a)

Deformación (mm)


carga 1

carga 2

carga 3

y = 0,349x + 26,345

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 20 40 60 80 100 120 140 160

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Envolvente de falla

103


Diámetro muestra 6.3 cm

Área 0.00312 m2 Masa normal 1 14 kg Masa normal 2 28 kg Masa normal 3 56 kg

Esfuerzo Pico


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5 6 7

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)

Deformación (mm)


carga 1

carga 2

carga 3

104


y = 0,1724x + 34,403

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 50 100 150 200 250

Esfu

erz

o t

ange

nci

al (

kPa)


Envolvente de falla

105

COMPRESION INCONFINADA



Diámetro promedio 6.9 cm

Altura promedio 15 cm

Área inicial promedio 37.39 cm2

Lectura anillo

deformación

Lectura anillo

de carga

Deformación

(mm)

Deformación

unitaria (%)

Área corregida

(cm2) Carga (kN)

Esfuerzo

(kPa)

5 0 0.05 0.033 37.41 0.00 0.00

40 1 0.4 0.267 37.49 0.01 2.20

75 2 0.75 0.500 37.58 0.02 4.38

105 3 1.05 0.700 37.66 0.02 6.56

115 3.5 1.15 0.767 37.68 0.03 7.65

145 4 1.45 0.967 37.76 0.03 8.72

200 5 2 1.333 37.90 0.04 10.86

205 5.5 2.05 1.367 37.91 0.05 11.95

255 6 2.55 1.700 38.04 0.05 12.99

270 6.5 2.7 1.800 38.08 0.05 14.06

305 7 3.05 2.033 38.17 0.06 15.10

330 7.5 3.3 2.200 38.23 0.06 16.15

380 8 3.8 2.533 38.36 0.07 17.17

410 8.5 4.1 2.733 38.44 0.07 18.21

475 9 4.75 3.167 38.62 0.07 19.19

510 9.5 5.1 3.400 38.71 0.08 20.21

680 10 6.8 4.533 39.17 0.08 21.02

750 10.5 7.5 5.000 39.36 0.09 21.97

780 10 7.8 5.200 39.44 0.08 20.88

820 9.5 8.2 5.467 39.56 0.08 19.78

870 9 8.7 5.800 39.70 0.07 18.67

890 8.5 8.9 5.933 39.75 0.07 17.61

920 8 9.2 6.133 39.84 0.07 16.54

955 7.5 9.55 6.367 39.94 0.06 15.47

960 7 9.6 6.400 39.95 0.06 14.43

965 7 9.65 6.433 39.96 0.06 14.42

970 6.5 9.7 6.467 39.98 0.05 13.39

975 6.5 9.75 6.500 39.99 0.05 13.38

106





0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

Esfu

erzo

kP

a



107

Lectura anillo

deformación

Lectura anillo

de carga

Deformación

(mm)

Deformación

unitaria (%)

Área corregida

(cm2) Carga (kN)

Esfuerzo

(kPa)

5 0 0.05 0.033 37.41 0.00 0.00

35 0.2 0.35 0.233 37.48 0.00 0.44

65 0.5 0.65 0.433 37.56 0.00 1.10

95 0.7 0.95 0.633 37.63 0.01 1.53

135 1 1.35 0.900 37.73 0.01 2.18

195 1.2 1.95 1.300 37.89 0.01 2.61

255 1.5 2.55 1.700 38.04 0.01 3.25

310 1.7 3.1 2.067 38.18 0.01 3.67

355 2 3.55 2.367 38.30 0.02 4.30

430 2.2 4.3 2.867 38.50 0.02 4.71

490 2.5 4.9 3.267 38.66 0.02 5.33

560 2.7 5.6 3.733 38.84 0.02 5.72

630 3 6.3 4.200 39.03 0.02 6.33

685 3.2 6.85 4.567 39.18 0.03 6.73

725 3.5 7.25 4.833 39.29 0.03 7.34

765 3.7 7.65 5.100 39.40 0.03 7.73

800 4 8 5.333 39.50 0.03 8.34

840 4.2 8.4 5.600 39.61 0.03 8.73

885 4.5 8.85 5.900 39.74 0.04 9.33

935 4.7 9.35 6.233 39.88 0.04 9.71

975 5 9.75 6.500 39.99 0.04 10.30

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

Esfu

erzo

kP

a



108


Diámetro promedio 7 cm



Lectura anillo

deformación

Lectura anillo

de carga

Deformación

(mm)

Deformación

unitaria (%)

Área corregida

(cm2) Carga (kN)

Esfuerzo

(kPa)

5 0 0.05 0.0333 38.50 0.00 0.00

30 1 0.3 0.2000 38.56 0.01 2.14

40 1.5 0.4 0.2667 38.59 0.01 3.20

70 2 0.7 0.4667 38.66 0.02 4.26

80 2.5 0.8 0.5333 38.69 0.02 5.32

120 3 1.2 0.8000 38.79 0.02 6.37

140 3.5 1.4 0.9333 38.85 0.03 7.42

170 4 1.7 1.1333 38.93 0.03 8.46

190 4.5 1.9 1.2667 38.98 0.04 9.51

230 5 2.3 1.5333 39.08 0.04 10.54

250 5.5 2.5 1.6667 39.14 0.05 11.57

280 6 2.8 1.8667 39.22 0.05 12.60

300 6.5 3 2.0000 39.27 0.05 13.63

330 7 3.3 2.2000 39.35 0.06 14.65

340 7.5 3.4 2.2667 39.38 0.06 15.68

370 8 3.7 2.4667 39.46 0.07 16.70

380 8.5 3.8 2.5333 39.48 0.07 17.73

420 9 4.2 2.8000 39.59 0.07 18.72

445 9.5 4.45 2.9667 39.66 0.08 19.73

485 10 4.85 3.2333 39.77 0.08 20.71

505 10.5 5.05 3.3667 39.83 0.09 21.71

515 11 5.15 3.4333 39.85 0.09 22.73

525 11.5 5.25 3.5000 39.88 0.09 23.75

595 12 5.95 3.9667 40.07 0.10 24.66

605 12.5 6.05 4.0333 40.10 0.10 25.67

635 13 6.35 4.2333 40.19 0.11 26.64

685 13.5 6.85 4.5667 40.33 0.11 27.57

765 14 7.65 5.1000 40.55 0.12 28.43

795 14.5 7.95 5.3000 40.64 0.12 29.38

845 15 8.45 5.6333 40.78 0.12 30.29

900 15.5 9 6.0000 40.94 0.13 31.18

975 16 9.75 6.5000 41.16 0.13 32.01

109

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000 5,0000 6,0000 7,0000

Esfu

erzo

(kP

a)



110






Lectura anillo

deformación

Lectura anillo

de carga

Deformación

(mm)

Deformación

unitaria (%)

Área corregida

(cm2) Carga (kN)

Esfuerzo

(kPa)

5 1 0.05 0.033 37.41 0.01 2.20

25 2 0.25 0.167 37.46 0.02 4.40

40 2.5 0.4 0.267 37.49 0.02 5.49

60 3 0.6 0.400 37.54 0.02 6.58

65 3.5 0.65 0.433 37.56 0.03 7.67

85 4 0.85 0.567 37.61 0.03 8.76

90 4.5 0.9 0.600 37.62 0.04 9.85

105 5 1.05 0.700 37.66 0.04 10.93

115 5.5 1.15 0.767 37.68 0.05 12.02

130 6 1.3 0.867 37.72 0.05 13.10

140 6.5 1.4 0.933 37.75 0.05 14.18

160 7 1.6 1.067 37.80 0.06 15.25

170 7.5 1.7 1.133 37.82 0.06 16.33

185 8 1.85 1.233 37.86 0.07 17.40

200 8.5 2 1.333 37.90 0.07 18.47

220 9 2.2 1.467 37.95 0.07 19.53

230 9.5 2.3 1.533 37.98 0.08 20.60

265 10 2.65 1.767 38.07 0.08 21.63

285 10.5 2.85 1.900 38.12 0.09 22.68

300 11 3 2.000 38.16 0.09 23.74

320 11.5 3.2 2.133 38.21 0.09 24.79

355 12 3.55 2.367 38.30 0.10 25.80

375 12.5 3.75 2.500 38.35 0.10 26.84

420 13 4.2 2.800 38.47 0.11 27.83

440 13 4.4 2.933 38.52 0.11 27.79

445 13 4.45 2.967 38.54 0.11 27.78

450 13.5 4.5 3.000 38.55 0.11 28.84

475 14 4.75 3.167 38.62 0.12 29.86

500 14.5 5 3.333 38.68 0.12 30.87

555 15 5.55 3.700 38.83 0.12 31.81

560 15.5 5.6 3.733 38.84 0.13 32.86

660 16 6.6 4.400 39.11 0.13 33.69

710 16.5 7.1 4.733 39.25 0.14 34.62

975 17 9.75 6.500 39.99 0.14 35.01

111





0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

40,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

Esfu

erzo

kP

a



112

Lectura anillo

deformación

Lectura anillo

de carga

Deformació

n (mm)

Deformación

unitaria (%)

Área corregida

(cm2) Carga (kN) Esfuerzo (kPa)

5 0 0.05 0.033 37.41 0.00 0.00

35 0.25 0.35 0.233 37.48 0.00 0.55

65 0.55 0.65 0.433 37.56 0.00 1.21

95 0.8 0.95 0.633 37.63 0.01 1.75

135 1 1.35 0.900 37.73 0.01 2.18

195 1.5 1.95 1.300 37.89 0.01 3.26

255 1.7 2.55 1.700 38.04 0.01 3.68

310 2 3.1 2.067 38.18 0.02 4.31

335 2.5 3.35 2.233 38.25 0.02 5.38

405 3 4.05 2.700 38.43 0.02 6.43

460 3.25 4.6 3.067 38.58 0.03 6.94

510 3.5 5.1 3.400 38.71 0.03 7.45

550 3.7 5.5 3.667 38.82 0.03 7.85

630 3.9 6.3 4.200 39.03 0.03 8.23

685 4 6.85 4.567 39.18 0.03 8.41

740 4.2 7.4 4.933 39.33 0.03 8.79

800 4.5 8 5.333 39.50 0.04 9.38

845 4.7 8.45 5.633 39.63 0.04 9.77

900 5 9 6.000 39.78 0.04 10.35

940 5.2 9.4 6.267 39.89 0.04 10.73

975 5.5 9.75 6.500 39.99 0.05 11.33

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

0,000 1,000 2,000 3,000 4,000 5,000 6,000 7,000

Esfu

erzo

(k

Pa)



113


Diámetro promedio 7 cm



Lectura anillo

deformación

Lectura anillo

de carga

Deformación

(mm)

Deformación

unitaria (%)

Área corregida

(cm2) Carga (kN) Esfuerzo (kPa)

5 0.5 0.05 0.0333 38.50 0.00 1.07

40 1 0.4 0.2667 38.59 0.01 2.13

50 2 0.5 0.3333 38.61 0.02 4.27

65 3 0.65 0.4333 38.65 0.02 6.39

75 3.5 0.75 0.5000 38.68 0.03 7.45

90 4 0.9 0.6000 38.72 0.03 8.51

100 4.5 1 0.6667 38.74 0.04 9.57

120 5 1.2 0.8000 38.79 0.04 10.61

130 5.5 1.3 0.8667 38.82 0.05 11.67

145 6 1.45 0.9667 38.86 0.05 12.71

155 6.5 1.55 1.0333 38.89 0.05 13.77

175 7 1.75 1.1667 38.94 0.06 14.80

190 7.5 1.9 1.2667 38.98 0.06 15.85

205 8 2.05 1.3667 39.02 0.07 16.88

220 8.5 2.2 1.4667 39.06 0.07 17.92

240 9 2.4 1.6000 39.11 0.07 18.95

255 9.5 2.55 1.7000 39.15 0.08 19.98

275 10 2.75 1.8333 39.20 0.08 21.01

285 10.5 2.85 1.9000 39.23 0.09 22.04

290 11 2.9 1.9333 39.24 0.09 23.08

295 11.5 2.95 1.9667 39.26 0.09 24.12

330 12 3.3 2.2000 39.35 0.10 25.11

335 12.5 3.35 2.2333 39.36 0.10 26.15

345 13 3.45 2.3000 39.39 0.11 27.18

365 13.5 3.65 2.4333 39.44 0.11 28.18

405 14 4.05 2.7000 39.55 0.12 29.15

420 14.5 4.2 2.8000 39.59 0.12 30.16

470 15 4.7 3.1333 39.73 0.12 31.09

480 15.5 4.8 3.2000 39.76 0.13 32.11

485 16 4.85 3.2333 39.77 0.13 33.13

975 16 9.75 6.5000 41.16 0.13 32.01

114

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

0,0000 1,0000 2,0000 3,0000 4,0000 5,0000 6,0000 7,0000

Esfu

erzo

(kP

a)



115

TRIAXIAL NO CONSOLIDADO NO DRENADO

Para efectos de comparación se usó el mismo peso unitario, ya que la presión de confinamiento depende de éste y el objetivo es comparar bajo las mismas condiciones.



Etapa 1

Etapa 2

Descripción de suelo Diámetro del especimen (mm) 71.00

Muestra número Peso Unitario (KN/m³) 16.00

Masa del especimen (g) Área del Especímen (m2) 3.959E-03

Longitud del especimen (mm) Volumen del Especímen (m3) 5.741E-04

Presión de Confinamiento (kPa) Parámetro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

0.00 0.000 0.000 0.000 0.0 0.00

4.00 3.294 0.050 0.050 0.0 8.16

6.00 4.941 0.500 0.500 0.3 12.207.00 5.765 1.000 1.000 0.7 14.187.50 6.176 1.500 1.500 1.0 15.14

8.00 6.588 2.000 2.000 1.4 16.09

9.00 7.412 2.500 2.500 1.7 18.04

9.00 7.412 3.000 3.000 2.1 17.989.00 7.412 3.500 3.500 2.4 17.91

-

-

-

Lectura de

Desplazamie

nto (mm)

4.00E-03

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

4.01E-03

4.03E-034.04E-03

3.96E-03

3.96E-03

3.97E-03

8.8

4.06E-03

3.99E-03

Descripción de suelo Diámetro del especimen (mm) 71.00Muestra número Peso Unitario (KN/m³) 16.00




Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

9.50 7.823 3.550 3.550 2.45 18.90

10.00 8.235 3.600 3.600 2.48 19.89

11.00 9.059 3.950 3.950 2.72 21.83

11.00 9.059 4.000 4.000 2.76 21.82

11.50 9.470 4.500 4.500 3.10 22.73

12.00 9.882 5.000 5.000 3.45 23.63

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

-

-

-

Lectura de

Desplazamie

nto

4.06E-03

4.06E-03

4.07E-034.07E-034.09E-03

4.10E-03

17.6

116

Etapa 3




Presión de Confinamiento (kPa) Parámetro de Skempton -9

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

12.00 9.882 5.000 5.000 3.45 23.63

13.00 10.706 5.050 5.050 3.48 25.59

13.00 10.706 5.100 5.100 3.52 25.58

13.50 11.117 5.150 5.150 3.55 26.56

15.00 12.353 5.450 5.450 3.76 29.45

15.00 12.353 5.500 5.500 3.79 29.44

18.00 14.823 6.000 6.000 4.14 35.20

18.00 14.823 6.500 6.500 4.48 35.0719.00 15.647 7.000 7.000 4.83 36.88

19.00 15.647 7.500 7.500 5.17 36.75

19.50 16.058 8.000 8.000 5.52 37.5819.50 16.058 8.500 8.500 5.86 37.4420.00 16.470 9.000 9.000 6.21 38.2620.00 16.470 9.500 9.500 6.55 38.1220.00 16.470 10.000 10.000 6.90 37.98

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

Lectura de

Desplazamie

nto

35.2

4.10E-03

4.10E-03

4.10E-03

-

-

-

4.10E-034.11E-03

4.12E-03

4.13E-034.15E-034.16E-034.18E-034.19E-034.21E-034.22E-034.24E-034.25E-03

Etapa Presión de P σc Kpa σ Desviador σ Principal Mayor

No KPa Kpa Totales Kpa1 - 8.63 18.04 26.67 2 - 17.26 23.63 40.89 3 - 34.52 38.26 72.78

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Esf

uerz

o T

ange

ncia

l(KP

a)

Esfuerzo Normal (kPa)

Envolvente de falla

117


Etapa 1

Etapa 2

Descripción de suelo Diámetro del espécimen (mm) 71.00


Masa del espécimen (g) Área del Espécimen (m 2) 3.959E-03

Longitud del espécimen (mm) Volumen del Espécimen (m 3) 5.345E-04Presión de Confinamiento (kPa) Parámetro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

0.00 0.000 0.000 0.000 0.0 0.00

1.00 0.824 0.500 0.500 0.4 2.03

2.00 1.647 1.000 1.000 0.7 4.05

2.00 1.647 1.500 1.500 1.1 4.03

3.00 2.471 2.000 2.000 1.5 6.03

3.00 2.471 2.500 2.500 1.9 6.01

3.50 2.882 3.000 3.000 2.2 6.98

3.50 2.882 3.500 3.500 2.6 6.95

4.00 3.294 4.000 4.000 3.0 7.92

4.50 3.706 4.500 4.500 3.3 8.87

5.00 4.118 5.000 5.000 3.7 9.82

5.00 4.118 5.500 5.500 4.1 9.78

5.50 4.529 6.000 6.000 4.4 10.72

5.50 4.529 6.500 6.500 4.8 10.68

6.00 4.941 7.000 7.000 5.2 11.60

6.00 4.941 7.500 7.500 5.6 11.56

6.50 5.353 8.000 8.000 5.9 12.47

6.50 5.353 8.500 8.500 6.3 12.42

6.50 5.353 9.000 9.000 6.7 12.37

7.00 5.765 9.500 9.500 7.0 13.27

4.13E-034.14E-034.16E-034.18E-034.19E-03

4.23E-034.24E-03

3.97E-03

3.99E-03

16.0

4.26E-03

4.21E-03

4.10E-034.08E-03

4.00E-034.02E-03

Datos de la muestra

4.11E-03

135.0

Área corregida

Ac (m2)

4.03E-03

4.05E-034.06E-03

3.96E-03

-

-

-

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

Descripción de suelo Diámetro del espécimen (mm) 72.00Muestra número Peso Unitario (KN/m³) 15.00

Masa del espécimen (g) Área del Espécimen (m2) 4.072E-03

Longitud del espécimen (mm) Volumen del Espécimen (m3) 5.497E-04


Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

7.00 5.765 9.500 9.500 7.04 12.91

9.00 7.412 10.000 10.000 7.41 16.53

9.00 7.412 10.500 10.500 7.78 16.469.50 7.823 11.000 11.000 8.15 17.31

10.00 8.235 11.500 11.500 8.52 18.15

10.50 8.647 12.000 12.000 8.89 18.98

10.50 8.647 12.500 12.500 9.26 18.90

11.00 9.059 13.000 13.000 9.63 19.7211.00 9.059 13.500 13.500 10.00 19.6411.00 9.059 14.000 14.000 10.37 19.5611.50 9.470 14.500 14.500 10.74 20.36

32.0

4.38E-03

4.40E-03

4.41E-034.43E-034.45E-03

4.47E-03

4.49E-034.51E-034.52E-03

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

-

-

-

Datos de la muestra

135.0

Área corregida

Ac (m2)

4.54E-034.56E-03

118

Etapa 3


Masa del especimen (g) Area del Especimen (m2) 4.072E-03

Longitud del especimen (mm) Volumen del Especimen (m3) 5.497E-04

Presión de Confinamiento (kPa) Paremtro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

12.00 9.882 14.500 14.500 10.74 21.25

13.50 11.117 15.000 15.000 11.11 23.80

13.50 11.117 15.500 15.500 11.48 23.70

14.00 11.529 16.000 16.000 11.85 24.48

14.00 11.529 16.500 16.500 12.22 24.374.64E-03

-

-

-

4.62E-03

Datos de la muestra

135.0

Área corregida

Ac (m2)

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

64.0

4.56E-03

4.58E-03

4.60E-03



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Esf

uerz

o T

ange

ncia

l(KP

a)


Envolvente de falla

119


Etapa 1

Etapa 2

Descripción de suelo Diámetro del especímen (mm) 72.00


Masa del especímen (g) Área del Especímen (m2) 4.072E-03

Longitud del especímen (mm) Volumen del Especímen (m3) 5.863E-04


Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

0.00 0.000 0.000 0.000 0.000 0.00

3.00 2.471 0.500 0.500 0.347 5.93

3.50 2.882 1.000 1.000 0.694 6.89

4.00 3.294 1.500 1.500 1.042 7.85

5.00 4.118 2.000 2.000 1.389 9.78

5.00 4.118 2.500 2.500 1.736 9.75

6.00 4.941 3.000 3.000 2.083 11.65

6.50 5.353 3.500 3.500 2.431 12.58

7.00 5.765 4.000 4.000 2.778 13.50

8.00 6.588 4.500 4.500 3.125 15.37

8.00 6.588 5.000 5.000 3.472 15.32

9.00 7.412 5.500 5.500 3.819 17.17

9.00 7.412 6.000 6.000 4.167 17.11

9.50 7.823 6.500 6.500 4.514 17.99

4.23E-034.25E-034.26E-03

4.09E-03

4.10E-03

22.6

4.20E-034.19E-03

4.11E-034.13E-03

Datos de la muestra

4.22E-03

144.0

Área corregida

Ac (m2)

4.14E-03

4.16E-034.17E-03

4.07E-03

-

-

-

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

Descripción de suelo Diámetro del especímen (mm) 72.00Muestra número Peso Unitario (KN/m³) 13.70




Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ

(kPa)

10.00 8.24 6.50 6.50 4.51 18.94

13.00 10.71 7.00 7.00 4.86 24.53

14.00 11.53 7.50 7.50 5.21 26.32

14.50 11.94 8.00 8.00 5.56 27.16

15.00 12.35 8.50 8.50 5.90 28.0015.00 12.35 9.00 9.00 6.25 27.89

15.50 12.76 9.50 9.50 6.60 28.72

15.50 12.76 10.00 10.00 6.94 28.61

16.00 13.18 10.50 10.50 7.29 29.42

16.00 13.18 11.00 11.00 7.64 29.31

16.50 13.59 11.50 11.50 7.99 30.11

17.00 14.00 12.00 12.00 8.33 30.91

45.2

4.26E-03

4.28E-03

4.30E-03

4.31E-03

4.33E-03

4.34E-03

4.36E-03

4.38E-03

4.39E-03

Lectura de

Desplazamient

o (mm)

-

-

-

4.44E-03

Datos de la muestra

144.0

Área corregida

Ac (m2)

4.41E-03

4.42E-03

120

Etapa 3



Masa del especímen (g) Área del Especimen (m2) 4.072E-03



Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ (kPa)

18.00 14.823 12.000 12.000 8.33 32.73

20.00 16.470 12.500 12.500 8.68 36.23

20.00 16.470 13.000 13.000 9.03 36.09

20.00 16.470 13.500 13.500 9.38 35.95

20.50 16.882 14.000 14.000 9.72 36.71

21.00 17.294 14.500 14.500 10.07 37.46

4.51E-03

4.53E-03

-

-

-

4.49E-03

Datos de la muestra

144.0

Área corregida

Ac (m2)

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

90.4

4.44E-03

4.46E-03

4.48E-03



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140

Esf

uerz

o Ta

ngen

cial

(KP

a)


Envolvente de falla

121



Etapa 1

Etapa 2






Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

0.00 0.000 0.000 0.000 0.0 0.00

3.00 2.471 0.050 0.050 0.0 6.12

4.50 3.706 0.500 0.500 0.3 9.15

5.00 4.118 1.000 1.000 0.7 10.13

6.00 4.941 1.500 1.500 1.0 12.11

6.50 5.353 2.000 2.000 1.4 13.08

7.50 6.176 2.500 2.500 1.7 15.03

8.00 6.588 3.000 3.000 2.1 15.98

9.00 7.412 3.500 3.500 2.4 17.91

9.50 7.823 4.000 4.000 2.8 18.84

10.00 8.235 4.500 4.500 3.1 19.76

11.00 9.059 5.500 5.500 3.8 21.594.12E-03

3.96E-03

3.97E-03

8.8

4.07E-034.06E-03

3.99E-034.00E-03

Datos de la muestra

4.09E-03

145.0

Área corregida

Ac (m2)

4.01E-03

4.03E-034.04E-03

3.96E-03

-

-

-

Lectura de

Desplazamiento

(mm)



Masa del espécimen (g) Área del Especimen (m2) 3.959E-03



Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

11.000 9.059 5.500 5.500 3.79 21.59

13.000 10.706 5.950 5.950 4.10 25.43

13.00 10.706 6.000 6.000 4.14 25.42

14.00 11.529 6.500 6.500 4.48 27.28

15.00 12.353 7.000 7.000 4.83 29.12

15.50 12.764 7.500 7.500 5.17 29.98

17.6

4.12E-03

4.13E-03

4.13E-034.15E-034.16E-03

4.18E-03

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

-

-

-

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

122

Etapa 3

Descripción de suelo Diámetro del especimen (mm) 71.00


Masa del especimen (g) Area del Especimen (m2) 3.959E-03

Longitud del especimen (mm) Volumen del Especimen (m3) 5.741E-04

Presión de Confinamiento (kPa) Paremtro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador σ

(kPa)

15.50 12.764 7.550 7.550 5.21 29.97

16.00 13.176 7.600 7.600 5.24 30.93

16.50 13.588 7.650 7.650 5.28 31.88

17.00 14.000 7.700 7.700 5.31 32.83

17.00 14.000 7.750 7.750 5.34 32.82

18.00 14.823 7.800 7.800 5.38 34.74

19.00 15.647 7.850 7.850 5.41 36.66

19.500 16.058 7.900 7.900 5.45 37.6120.000 16.470 7.950 7.950 5.48 38.56

20.00 16.470 8.000 8.000 5.52 38.54

22.00 18.117 8.500 8.500 5.86 42.24

23.00 18.941 9.000 9.000 6.21 44.00

24.00 19.764 9.500 9.500 6.55 45.75

25.00 20.588 10.000 10.000 6.90 47.48

25.50 20.999 10.500 10.500 7.24 48.25

26.50 21.823 11.000 11.000 7.59 49.95

26.50 21.823 11.500 11.500 7.93 49.7726.50 21.823 12.000 12.000 8.28 49.58

27.00 22.235 12.500 12.500 8.62 50.33

27.00 22.235 13.000 13.000 8.97 50.14

27.00 22.235 13.500 13.500 9.31 49.95

28.00 23.058 14.000 14.000 9.66 51.60

4.30E-034.32E-034.33E-034.35E-034.37E-034.38E-03

4.21E-034.22E-034.24E-034.25E-034.27E-034.28E-03

4.18E-03

4.18E-03

4.19E-034.19E-034.19E-034.19E-03

-

-

-

4.18E-03

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

35.2

4.18E-03

4.18E-03

4.18E-03



05

101520253035404550

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Esf

uerz

o T

ange

ncia

l(KP

a)


Envolvente de falla

123


Etapa 1

Etapa 2






Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

0.00 0.000 0.000 0.000 0.0 0.00

1.00 0.824 0.500 0.500 0.3 2.03

1.50 1.235 1.000 1.000 0.7 3.04

2.00 1.647 1.500 1.500 1.0 4.04

3.00 2.471 2.000 2.000 1.4 6.03

4.00 3.294 2.500 2.500 1.7 8.02

4.50 3.706 3.000 3.000 2.1 8.99

5.00 4.118 3.500 3.500 2.4 9.95

5.50 4.529 4.000 4.000 2.8 10.91

6.00 4.941 4.500 4.500 3.1 11.86

6.50 5.353 5.000 5.000 3.4 12.80

7.00 5.765 5.500 5.500 3.8 13.74

7.50 6.176 6.000 6.000 4.1 14.67

8.00 6.588 6.500 6.500 4.5 15.59

8.00 6.588 7.000 7.000 4.8 15.53

8.50 7.000 7.500 7.500 5.2 16.44

8.50 7.000 8.000 8.000 5.5 16.38

9.00 7.412 8.500 8.500 5.9 17.28

9.00 7.412 9.000 9.000 6.2 17.22

4.12E-034.13E-034.15E-034.16E-034.18E-03

4.21E-034.22E-03

3.97E-03

3.99E-03

16.0

4.19E-03

4.09E-034.07E-03

4.00E-034.01E-03

Datos de la muestra

4.10E-03

145.0

Área corregida

Ac (m2)

4.03E-03

4.04E-034.06E-03

3.96E-03

-

-

-

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

Descripción de suelo Diámetro del espécimen (mm) 74.00Muestra número Peso Unitario (KN/m³) 15.00




Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

10.00 8.235 9.000 9.000 6.21 17.61

11.00 9.059 9.500 9.500 6.55 19.30

11.00 9.059 10.000 10.000 6.90 19.23

11.50 9.470 10.500 10.500 7.24 20.03

12.00 9.882 11.000 11.000 7.59 20.82

12.50 10.294 11.500 11.500 7.93 21.61

12.50 10.294 12.000 12.000 8.28 21.53

12.50 10.294 12.500 12.500 8.62 21.45

13.00 10.706 13.000 13.000 8.97 22.22

13.00 10.706 13.500 13.500 9.31 22.14

32.0

4.59E-03

4.60E-03

4.62E-034.64E-034.65E-03

4.67E-03

4.69E-034.71E-034.72E-03

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

-

-

-Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

4.74E-03

124

Etapa 3






Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

13.00 10.706 13.500 13.500 9.31 22.14

14.00 11.529 14.000 14.000 9.66 23.75

15.00 12.353 14.500 14.500 10.00 25.35

15.50 12.764 15.000 15.000 10.34 26.09

15.50 12.764 15.500 15.500 10.69 25.99

16.00 13.176 16.000 16.000 11.03 26.73

16.00 13.176 16.500 16.500 11.38 26.62

16.50 13.588 17.000 17.000 11.72 27.35

16.50 13.588 17.500 17.500 12.07 27.24

17.00 14.000 18.000 18.000 12.41 27.96

17.00 14.000 18.500 18.500 12.76 27.85

17.50 14.411 19.000 19.000 13.10 28.55

4.93E-034.95E-03

4.82E-03

4.83E-03

4.85E-034.87E-034.89E-034.91E-03

-

-

-

4.80E-03

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

64.0

4.74E-03

4.76E-03

4.78E-03



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Esf

uerz

o T

ange

ncia

l(KP

a)


Envolvente de falla

125


Etapa 1

Etapa 2




Longitud del especímen (mm) Volumen del Especímen (m 3) 5.863E-04Presión de Confinamiento (kPa) Parámetro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

0.00 0.000 0.000 0.000 0.0 0.00

3.00 2.471 0.500 0.500 0.3 5.93

4.00 3.294 1.000 1.000 0.7 7.88

4.50 3.706 1.500 1.500 1.0 8.83

5.00 4.118 2.000 2.000 1.4 9.78

6.00 4.941 2.500 2.500 1.7 11.69

7.50 6.176 3.000 3.000 2.1 14.57

8.00 6.588 3.500 3.500 2.4 15.48

9.00 7.412 4.000 4.000 2.8 17.36

9.50 7.823 4.500 4.500 3.1 18.25

10.00 8.235 5.000 5.000 3.5 19.15

10.50 8.647 5.500 5.500 3.8 20.03

11.00 9.059 6.000 6.000 4.2 20.91

-

-

-

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

4.13E-03

Datos de la muestra

4.22E-03

144.0

Área corregida

Ac (m2)

4.14E-03

4.16E-034.17E-03

4.07E-03

4.09E-03

4.10E-03

22.6

4.20E-034.19E-03

4.11E-03

4.23E-034.25E-03



Masa del especímen (g) Área del especímen (m2) 3.848E-03

Longitud del especímen (mm) Volumen del especímen (m 3) 5.580E-04Presión de Confinamiento (kPa) Parámetro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

11.50 9.47 6.00 6.000 4.14 23.13

13.50 11.12 6.50 6.500 4.48 27.06

14.00 11.53 7.00 7.000 4.83 27.96

14.00 11.53 7.50 7.500 5.17 27.86

15.00 12.35 8.00 8.000 5.52 29.74

15.50 12.76 8.50 8.500 5.86 30.62

16.00 13.18 9.00 9.000 6.21 31.49

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

-

-

-

Lectura de

Desplazamiento

(mm)

4.01E-03

4.03E-03

4.04E-034.06E-034.07E-03

4.09E-03

4.10E-03

45.2

126

Etapa 3

Descripción de suelo Diámetro del especímen (mm) 70.00Muestra número Peso Unitario (KN/m³) 13.70Masa del especímen (g) Área del especímen (m2) 3.848E -03Longitud del especímen (mm) Volumen del especímen (m 3) 5.580E-04Presión de Confinamiento (kPa) Paremtro de Skempton -

Lectura de

Carga (N)

Carga (Kg)

Corregida

Desplazamiento

(mm)

Corregido

Deformación

unitaria (ε) %

Esfuerzo

desviador

(kPa)

17.00 14.000 9.000 9.000 6.21 33.46

19.50 16.058 9.500 9.500 6.55 38.24

20.00 16.470 10.000 10.000 6.90 39.07

21.00 17.294 10.500 10.500 7.24 40.88

21.00 17.294 11.000 11.000 7.59 40.72

21.50 17.705 11.500 11.500 7.93 41.54

22.00 18.117 12.000 12.000 8.28 42.35

22.00 18.117 12.500 12.500 8.62 42.19

22.00 18.117 13.000 13.000 8.97 42.03

22.50 18.529 13.500 13.500 9.31 42.82

23.00 18.941 14.000 14.000 9.66 43.60

Datos de la muestra

145.0

Área corregida

Ac (m2)

Lectura de

Desplazamie

nto (mm)

90.4

4.10E-03

4.12E-03

4.13E-03

--

-

4.15E-034.16E-03

4.18E-03

4.20E-034.21E-034.23E-034.24E-034.26E-03



0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 20 40 60 80 100 120 140

Esf

uerz

o T

ange

ncia

l(KP

a)


Envolvente de falla

127

CONSOLIDACIÓN, HUMEDADES Y GRAVEDAD ESPECÍFICA

La altura inicial de todas las muestras es de 19.90 mm.



Minutos Raiz de (t) 0,25 Kg./cm2 0,5 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2 2 Kg./cm 2 INICIAL FINALDiámetro, D (cm.) 5.04

0.017 0.13 0.176 0.408 0.762 1.240 Altura, H (cm.) 1.99

0.033 0.18 0.184 0.416 0.772 1.272 W.Anillo (gr.) 61.3

0.067 0.26 0.196 0.422 0.798 1.312 W.Anillo + Muestra (gr.) 123.5 117.88

0.133 0.36 0.206 0.440 0.822 1.352 W.Bloqué.+ P.porosa (gr.) - -

0.25 0.50 0.215 0.448 0.836 1.390

0.50 0.71 0.224 0.460 0.858 1.426

1.00 1.00 0.232 0.468 0.876 1.460 NATURAL FINAL

2.00 1.41 0.241 0.478 0.890 1.485 Recipiente No - -

4.00 2.00 0.248 0.489 0.904 1.507 W.m. Hum + Rec. (gr.). 19.27 31.16

8.00 2.83 0.256 0.498 0.920 1.526 W.m Seca + Rec. (gr.). 13.94 23.77

15.00 3.87 0.264 0.507 0.931 1.542 W.r (gr.). 6.65 12.56

30.00 5.48 0.270 0.518 0.940 1.558 Humedad. (%) 73.11 65.9260.00 7.75 0.275 0.530 0.954 1.562

120.00 10.95 0.286 0.540 0.965 1.584

240.00 15.49 0.294 0.552 0.978 1.590 Temp. del ensayo (Tx) °C 20

480.00 21.91 0.305 0.560 0.990 1.615 W.Pic.+ agua temp Tx (Wa) gr. 632.80

720.00 26.83 0.319 0.568 1.000 1.646 W.Pic+Muestra+agua (Wb) gr. 665.50

1440.00 37.95 0.332 0.570 1.020 1.676 Peso Muestra Seca (Wo) gr. 50.09

Peso especifico suelo (Gs) gr/cm 3 2.880

0,5 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2

1.506 1.648 0.85

DIMENSIONES DE LA MUESTRA

DESCARGA (mm)

HUMEDAD

TIEMPO (t)

PESO ESPECIFICO DEL SUELO

LECTURA DE DATOS (mm)

PESO DE LA MUESTRA Inicial FinalPeso anillo+muestra hum. g 123.50 117.88

Peso anillo+muestra seca. g 97.23 95.40Peso anillo g 61.30 61.30Peso del agua g 26.27 22.48Peso suelo seco g 35.93 34.10Humedad % 73.11 65.92

CONTENIDO DE HUMEDAD

Carga Lectura Altura Relación deAplicada Final H vacíos (mm) Vacíos(kg/cm²) (mm) (mm) H - Ho e

0 2.18260.25 2.12950.50 2.09151.00 2.01952.00 1.91461.00 1.91910.50 1.9418

0.33200.57001.02001.67601.64801.5060 12.1413

11.971311.9993

19.900019.568019.330018.8800

18.394018.2520

0 13.647313.315313.077312.6273

18.2240

128



0.017 0.13 0.424 1.190 2.062 3.256 Altura, H (cm.) 1.99

0.033 0.18 0.432 1.370 2.144 3.266 W.Anillo (gr.) 61.3


0.133 0.36 0.466 1.484 2.190 3.320 W.Bloqué.+ P.porosa (gr.)

0.25 0.50 0.490 1.494 2.220 3.348

0.50 0.71 0.530 1.508 2.258 3.398

1.00 1.00 0.576 1.528 2.312 3.470 NATURAL FINAL

2.00 1.41 0.656 1.610 2.380 3.565 Recipiente No - -

4.00 2.00 0.762 1.730 2.506 3.700 W.m. Hum + Rec. (gr.). 34.20 28.41

8.00 2.83 0.906 1.850 2.606 3.857 W.m Seca + Rec. (gr.). 23.14 21.82

15.00 3.87 1.024 1.955 2.722 3.986 W.r (gr.). 12.93 12.88

30.00 5.48 1.100 2.020 2.806 4.130 Humedad. (%) 108.33 73.7160.00 7.75 1.138 2.025 2.882 4.174

120.00 10.95 1.152 2.035 2.954 4.238






0,5 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2

4.028 4.196


DESCARGA (mm)

HUMEDAD

TIEMPO (t)







0 2.83130.25 2.60220.50 2.43431.00 2.23032.00 1.99001.00 2.02350.50 2.0558

4.1960 10.5100

0 14.706013.516012.644011.5840

15.5300

19.900018.710017.838016.7780

15.704015.8720

1.19002.06203.12204.3700

4.0280 10.6780

10.3360

129



0.017 0.13 0.286 1.198 1.860 3.050 Altura, H (cm.) 1.99

0.033 0.18 0.294 1.202 1.870 3.068 W.Anillo (gr.) 61.30.067 0.26 0.314 1.208 1.890 3.082 W.Anillo + Muestra (gr.) 117.2 110.5

0.133 0.36 0.338 1.220 1.913 3.106 W.Bloqué.+ P.porosa (gr.)0.25 0.50 0.376 1.236 1.942 3.140

0.50 0.71 0.420 1.258 1.980 3.1901.00 1.00 0.480 1.284 2.034 3.254 NATURAL FINAL

2.00 1.41 0.564 1.326 2.103 3.350 Recipiente No - -

4.00 2.00 0.660 1.380 2.200 3.470 W.m. Hum + Rec. (gr.). 19.53 25.908.00 2.83 0.761 1.443 2.313 3.636 W.m Seca + Rec. (gr.). 16.34 20.20

15.00 3.87 0.860 1.500 2.428 3.810 W.r (gr.). 12.97 13.4330.00 5.48 0.904 1.550 2.582 3.950 Humedad. (%) 94.66 84.1960.00 7.75 0.944 1.600 2.658 4.080

120.00 10.95 0.982 1.636 2.698 4.120240.00 15.49 1.020 1.680 2.750 4.160 Temp. del ensayo (Tx) °C 20

480.00 21.91 1.060 1.743 2.810 4.230 W.Pic.+ agua temp Tx (Wa) gr. 633.00720.00 26.83 1.085 1.772 2.869 4.270 W.Pic+Muestra+agua (Wb) gr. 663.40

1440.00 37.95 1.110 1.800 2.928 4.310 Peso Muestra Seca (Wo) gr. 50.00Peso especifico suelo (Gs) gr/cm 3 2.551

0,25 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2

3.839 4.056

LECTURA DE DATOS (mm) DIMENSIONES DE LA MUESTRA

DESCARGA (mm)

HUMEDAD

TIEMPO (t)






0 2.52670.25 2.33000.50 2.20771.00 1.97662.00 1.76291.00 1.80790.25 1.8464

4.3100

3.8390 10.4183

9.9473

18.100016.7960

15.844016.0610

1.11001.80003.1040

4.0560 10.2013

0 14.257313.147312.457311.1533

15.5900

19.900018.7900

130




0.017 0.13 0.178 1.031 1.752 Altura, H (cm.) 1.99

0.033 0.18 0.188 1.056 1.794 W.Anillo (gr.) 61.3

0.067 0.26 0.212 1.088 1.854 W.Anillo + Muestra (gr.) 121.41 118.38


0.25 0.50 0.274 0.620 1.170 1.980

0.50 0.71 0.304 0.642 1.212 2.080

1.00 1.00 0.332 0.668 1.264 2.184 NATURAL FINAL

2.00 1.41 0.352 0.689 1.312 2.266 Recipiente No - -

4.00 2.00 0.368 0.708 1.354 2.356 W.m. Hum + Rec. (gr.). 24.17 24.70

8.00 2.83 0.382 0.732 1.390 2.404 W.m Seca + Rec. (gr.). 19.73 20.53

15.00 3.87 0.392 0.752 1.420 2.454 W.r (gr.). 6.23 6.50

30.00 5.48 0.412 0.769 1.452 2.502 Humedad. (%) 32.89 29.7260.00 7.75 0.416 0.787 1.478 2.554

120.00 10.95 0.427 0.802 1.508 2.590




1440.00 37.95 0.492 0.890 1.588 2.726 Peso Muestra Seca (Wo) gr. 50.00Peso especifico suelo (Gs) gr/cm 3 2.941

0,5 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2

2.558 2.724 1.2


DESCARGA (mm)

HUMEDAD

TIEMPO (t)







0 1.58140.25 1.51760.50 1.46601.00 1.37542.00 1.22781.00 1.22810.50 1.24969.6330

9.46509.4670

19.9000

17.3420

0 12.191011.699011.301010.6030

17.1740

2.5580

0.49200.89001.58802.72602.7240 17.1760

19.408019.010018.3120

131


Minutos Raiz de (t) 0,25 Kg./cm 2 0,5 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2 2 Kg./cm 2 INICIAL FINALDiámetro, D (cm.) 5.04

0.017 0.13 0.364 1.564 2.252 3.024 Altura, H (cm.) 1.99

0.033 0.18 0.374 1.570 2.264 3.042 W.Anillo (gr.) 61.3



0.25 0.50 0.462 1.612 2.322 3.164

0.50 0.71 0.520 1.634 2.360 3.218

1.00 1.00 0.582 1.670 2.406 3.316 NATURAL FINAL

2.00 1.41 0.701 1.710 2.478 3.420 Recipiente No - -

4.00 2.00 0.840 1.758 2.560 3.560 W.m. Hum + Rec. (gr.). 24.66 25.70

8.00 2.83 0.970 1.802 2.620 3.676 W.m Seca + Rec. (gr.). 19.18 20.40

15.00 3.87 1.052 1.859 2.702 3.756 W.r (gr.). 12.75 13.60

30.00 5.48 1.118 1.904 2.755 3.830 Humedad. (%) 85.23 77.9460.00 7.75 1.1 60 1.938 2.789 3.874

120.00 10.95 1.390 1.966 2.836 3.920






0,25 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2

3.856 4.058 0.5


DESCARGA (mm)

HUMEDAD

TIEMPO (t)







0 2.17790.25 1.93520.50 1.83621.00 1.71322.00 1.53081.00 1.52990.25 1.5621

0 13.638012.118011.498010.7280

15.8480

3.8560 9.7820

9.58609.5800

19.900018.380017.760016.9900

16.044015.8420

1.52002.14002.91004.05204.0580

132



0.017 0.13 0.090 0.583 1.020 2.128 Altura, H (cm.) 1.99

0.033 0.18 0.152 0.585 1.050 2.152 W.Anillo (gr.) 61.3



0.25 0.50 0.230 0.618 1.195 2.300

0.50 0.71 0.258 0.636 1.295 2.338

1.00 1.00 0.284 0.660 1.352 2.440 NATURAL FINAL

2.00 1.41 0.314 0.696 1.442 2.570 Recipiente No - -

4.00 2.00 0.344 0.726 1.530 2.720 W.m. Hum + Rec. (gr.). 18.00 -

8.00 2.83 0.370 0.770 1.614 2.877 W.m Seca + Rec. (gr.). 15.50 -

15.00 3.87 0.390 0.806 1.674 2.895 W.r (gr.). 12.70 -

30.00 5.48 0.412 0.835 1.734 2.935 Humedad. (%) 89.29 -60.00 7.75 0.428 0.863 1.777 2.964

120.00 10.95 0.442 0.887 1.844 3.096






0,25 Kg./cm 2 1 Kg./cm 2

3.039 3.256 0.8

LECTURA DE DATOS (mm) DIMENSIONES DE LA MUESTRA

DESCARGA (mm)

HUMEDAD

TIEMPO (t)


PESO DE LA MUESTRA Inicial FinalPeso anillo+muestra hum. g 114.01 -

Peso anillo+muestra seca. g 89.15 -Peso anillo g 61.30 -Peso del agua g 24.86 -Peso suelo seco g 27.85 -Humedad % 89.29 -



0 2.49540.25 2.39350.50 2.31971.00 2.12832.00 1.88941.00 1.92350.25 1.9616

3.2560 10.9507

0 14.206713.626713.206712.1167

16.4500

19.900019.320018.900017.8100

16.644016.8610

0.58001.00002.09003.4500

3.0390 11.1677

10.7567

133

Limites

Ensayos realizados únicamente para la caracterización del suelo inalterado.


RESULTADOS

LÍMITE LÍQUIDO 28.42 %

LÍMITE PLÁSTICO 21.89 %

ÍNDICE DE PLASTICIDAD 6.53 %

CLASIFICACIÓN U.S.C.S CL %

N° DE GOLPES 40 20 11

RECIPIENTE N° - - - RECIPIENTE N° - -

Pr + Masa húmeda (P1) 19.5 23.1 26.9 Pr + Masa húmeda (P1) 12.1 15.5

Pr + Masa seca (Ps) 17.5 19.0 21.5 Pr + Masa seca (Ps) 11.1 13.9

Masa recipiente (p3) 6.65 6.62 6.60 Masa recipiente (p3) 6.54 6.58

Masa seca 10.85 12.38 14.90 Masa seca 4.56 7.32

HUMEDAD EN (%) 18.43 33.12 36.24 HUMEDAD EN (%) 21.93 21.86

LÍMITE LÍQUIDOLÍMITE PLÁSTICO

134


RESULTADOS

LÍMITE LÍQUIDO 50.25 %

LÍMITE PLÁSTICO 44.77 %

ÍNDICE DE PLASTICIDAD 5.48 %

CLASIFICACIÓN U.S.C.S MH %

N° DE GOLPES 35 22 15

RECIPIENTE N° 176 29 30 RECIPIENTE N° 144 168

Pr + Masa húmeda (P1) 21.34 20.98 27.91 Pr + Masa húmeda (P1) 16.29 18.21

Pr + Masa seca (Ps) 16.83 16.15 20.11 Pr + Masa seca (Ps) 13.26 14.66

Masa recipiente (p3) 6.63 6.62 6.62 Masa recipiente (p3) 6.56 6.65

Masa seca 10.20 9.53 13.49 Masa seca 6.70 8.01

HUMEDAD EN (%) 44.22 50.68 57.82 HUMEDAD EN (%) 45.22 44.32

LÍMITE LÍQUIDOLÍMITE PLÁSTICO

135


USO DE LA ELECTRO-ÓSMOSIS EN SUELOS COHESIVOS JUAN … · constante o amperaje constante, durante...

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