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S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico Conclusiones

Comportamiento mecánico de suelos finos

Cristhian Camilo Mendoza B.

Grupo de Interés en GeotecniaUniversidad Nacional de Colombia, sede Manizales, Colombia

vspace1

May 23, 2018

Cristhian Camilo Mendoza B. Mecánica de suelos 1 / 49



Motivación

El Tiempo. 2008Newspaper




Tabla de contenido

1. Superficie de fluencia

2. Influencia de la velocidad

3. Comportamiento anisótropico

4. Conclusiones



S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesConcepto Construcción Tests CAU

Superficie de fluencia





(Función de la velocidad)




Anisotropic in velocity

(Función de la temperatura)




Yield curve

(Airport Clay)

0 50 100 150 200 250 300Effective mean stress p' [kPa]

0

50

100

150

Deviatoric stress q [kPa]

CIU test - OCR=8,0

CIU test - OCR=2,0

CIU test - OCR=1,5

CIU test - OCR=1,3

CA test - η=0,75 - K=0,50

CAU test - η=0,625 - K=0,56

CA test - η=0,50 - K=0,625

CA test - η=0,375 - K=0,70

CA test - η=0,25 - K=0,78

Bogotá ClayP2 - Dorado Airport

Deep 3,0 m

γs=25,7 kN/m3




Yield curve (Triaxial tests CIU)

(Airport Clay)

0 5 10 15 20 25

Axial strain εa [%]

0

40

80

120


CIU test - OCR=8,0

CIU test - OCR=2,0

CIU test - OCR=1,5

CIU test - OCR=1,3




Yield curve (Triaxial tests CIU)

(Airport Clay)

0 4 8 12 16 20


-20

0

20

40

60

Excess pore pressure u [kPa] CIU test - OCR=8,0

CIU test - OCR=2,0

CIU test - OCR=1.5

CIU test - OCR=1.3




Yield curve (Triaxial tests CAU)

(Airport Clay)

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500Effective mean stress p' [kPa]

0

50

100

150

200

250

Dev

iato

ric

stre

ss q [kPa]Bogotá Clay

P2 - Dorado AirportDeep 3,0 m

γs=25,7 kN/m3





(Airport Clay)

100 200 300 400

Effective mean stress p´ [kPa]

0

4000

8000

12000

16000

Str

ain

en

erg

y W [

kP

a]

CA test - η=0,75 - K=0,5

σ´P=140 KPa





(Airport Clay)

10 100 1000

Vertical effective stress σ´v [kPa]

1.8

2

2.2

2.4

2.6

Void Ratio e [-]

CA test - η=0,75 - K=0,5

σ´P=140 KPa




Yield curve

(Airport Clay)




Yield curve

(Airport Clay)

10 100 1000

Effective mean stress p' [kPa]

1.8

2

2.2

2.4

2.6

Void Ratio e [-]

CAU test - η=0,25 - K=0,785

CAU test - η=0,375 - K=0,7

CAU test - η=0,50 - K=0,625

CAU test - η=0,625 - K=0,56

CAU test - η=0,75 - K=0,50



S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesTests CIU

Efecto de la velocidad




Estructura del Suelo

(Bogotá Clay)




Triaxial tests CIU

(Polo Clay)


0

50

100

150

Deviatoric stress q [kPa]Bogotá Clay

P1 - Polo NeighborhoodDeep 20,5 m

e0=3,3 - γs=25,2 kN/m3

ε.

10ε.

ε/10.ε/10

.ε.ε

.ε.10ε

.10ε

.




Triaxial tests CIU

(Polo Clay)

0 4 8 12 16 20


0

20

40

60

80

100


ε.

10ε.

10ε.

ε.

10ε.

ε. ε

.

ε.

ε/10.

ε/10.

0 4 8 12 16 20


0

40

80

120

160

Excess pore pressure u [kPa]




Triaxial tests CIU

(Polo Clay)


0

50

100

150



e0=3,3 - γs=25,2 kN/m3

ε.

10ε.

ε/10.ε/10

.ε.ε

.ε.10ε

.10ε

.




Triaxial tests CIU

(Polo Clay)

0 4 8 12 16 20


0

20

40

60

80

100


ε.

10ε.

10ε.

ε.

10ε.

ε. ε

.

ε.

ε/10.

ε/10.




Triaxial tests CIU

(Airport Clay)

0 4 8 12 16 20


0

40

80

120

160


ε.

10ε.

10ε.

ε.

ε.

ε.

ε.

ε/10.

ε/10. ε

.

ε/10.

ε.

ε/10.

17.2 17.6 18

0

20

40

60

ε/10.

ε.




Triaxial tests CIU

(Airport Clay)


0

50

100

150


P2 - Dorado AirportDeep 3,0 m

e0=2,46 - γs=25,7 kN/m3

ε.

ε.

ε.

ε.

ε.

ε/10.

ε/10.

ε/10.

10ε.

ε.

ε.

10ε.




Triaxial tests CIU

(Polo Clay)

0 4 8 12 16 20


0

40

80

120


ε.

10ε.

ε.

10ε.

ε.

ε.

ε.

ε/10. ε/10

.

ε/10.

ε.




Triaxial tests CIU

(Polo Clay)


0

50

100

150



e0=3,3 - γs=25,2 kN/m3

ε.

10ε.

ε/10.

ε/10.

ε.ε

.

ε.10ε.

ε.

ε/10.




Estructura del Brasília

(Brasilia Clay)




Triaxial tests

(Brasilia Clay)

0 200 400 600 800Mean effective stress p' [kPa]

0

100

200

300

400

Dev

iato

ric st

ress

q

[kPa

]

p'=110 kPa - OCR=1,0 - Test CIUp'=200 kPa - OCR=1,0 - Test CIUp'=300 kPa - OCR=1,0 - Test CIUp'=110 kPa - OCR=1,0 - Test CIDp'=200 kPa - OCR=1,0 - Test CIDp'=300 kPa - OCR=1,0 - Test CID




CIU

(Brasilia Clay)




CID

(Brasilia Clay)




Compresión triaxial

(Bogotá clay and Brasilia Clay)




Viscosity index

Liquid Limit

Iνα

Airport 3.0 m (CIU)

Arcilla de Brasilia 3.0 m

Polo 22.5 m (CAUE)

Polo 21.5 m (CIU)

Polo 20.5 m (CIU)Polo 16.5 m (CA)

Polo 18 m (CA)

Polo 18 m (CA-R)

Cu = Cuα

[1+ Iνα ln

ε̇

ε̇α

]



S. Fluencia Infl. Velocidad Comp. anisótropico ConclusionesInf. Anisótropia Relajación

Comportamiento anisótropico




Anisotropic consolidation test

(Polo Clay)

0 100 200 300 400 500 600 700


0

100

200

300

400

Dev

iato

ric

stre

ss q [

kP

a]

CA test - η=0,0 - K=1

CA test - η=0,5 - K=0,625

Bogotá Clay


e0=3,5 - γs=25,2 kN/m3





(Polo Clay)

10 100 1000


1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Void Ratio e [-]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]





(Polo Clay)

1000 2000 3000 4000 5000

Time t [min.]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Increm

ent volume ∆Vol. [cm

3]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]





(Polo Clay)

0 4 8 12 16 20

Slope m [%]

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Stress relations

η [-]CA test - š=0,002 [mm/mim]

CA test - š=0,02 [mm/mim]





(Polo Clay)

100 200 300 400 500 600 700


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

Strain energy W [kPa]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]

W =

∫σ′v · dεv





(Polo Clay)

100 200 300 400 500 600


0

10000

20000

30000

40000

50000

Str

ain

en

erg

y W [

kP

a]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]

0 100 200 300 400

40000

41000

42000

43000

ε/10.

ε.

ε.





(Polo Clay)

10 100 1000


1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Void Ratio e [-]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,0 - K=1 - š=0,002 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0,625 - š=0,002 [mm/mim]

100 200 300 400 500 600 700


0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

Strain energy W [kPa]

σ´P=181 KPa

σ´P=345 KPa

CCη=0.0 = 1.65 CCη=0.5 = 1.80





(Polo Clay)

0 100 200 300 400 500


0

100

200

300


Relaxation

CA test - η=0,5 - K=0,625

Bogotá Clay


e0=3,46 - γs=24,7 kN/m3





(Polo Clay)

10 100 1000


1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Void Ratio e [-]

CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]

Relaxation





(Polo Clay)

2000 4000 6000 8000 1E+004

Time t [min.]

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

Increm

ent volu

me ∆Vol. [cm

3]

CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]

Relaxation





(Polo Clay)

2000 4000 6000 8000 1E+004

Time t [min.]

0

100

200

300


CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]

Relaxation





(Polo Clay)

2000 4000 6000 8000 1E+004

Time t [min.]

0

100

200

300

400

500


CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,02 [mm/mim]

CA test - η=0,5 - K=0.625 - š=0,002 [mm/mim]

Relaxation




Anisotropic triaxial test

(Bogotá clay)




Conclusiones

• Se obtuvo una linea de fluencia de los ensayos realizados.• La superficie de Hvorslev es una envolvente que cubre varias superficies de

estado limite.• En la superficie de estado limite influyen factores de velocidad, y la energía de

deformación W = f (ε, σ, ε̇).• La Tasa de cambio del volumen respecto al tiempo es lineal y su pendiente varia

con el grado de anisótropia y velocidad.• Los esfuerzos son influenciados por la velocidad de deformación haciendo que

estos varíen su comportamiento en el tiempo..• La arcilla de Bogota(Barrio El Polo) tiene índice de viscosidad de Iνα = 0.06. El

cual se ajusta a la propuesta de Leinenkugel con el límite líquido.


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