5/20/2018 Revisin Bibliogrfica Suelos Parcialmente Saturados

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REVISIN BIBLIOGRFICA

Succin

La succin es la capacidad de un suelo de absorber agua al adicionrsela a presin

atmosfrica, este trmino fue utilizado por Schofield en 1935 para representar la deficiencia depresin, en el agua de poros de algunos suelos, la succin tambin llamada potencial de agua

est implicada en el estado de esfuerzos de suelos que tienen la capacidad de retener agua,

esta es una de las variables en el estado de esfuerzos y sin su participacin sera imposible

hacer un anlisis matemtico para el comportamiento de suelos no saturados o parcialmente

saturados.

La succin en suelos no saturados se subdivide en succin matricial y succin osmtica los

cuales estn asociados al efecto de capilaridad y a la presencia de sales disueltas en el agua,

respectivamente, la suma de estos dos se llama succin total.

Succin total ()

Es la presin manomtrica negativa, es referida como la cantidad de energa asociada a lacapacidad del suelo para retener agua (Lee y Wray, 1995). Ridley (1993) la define como la

energa requerida para remover una molcula de agua de la matriz de suelo por medio de la

evaporacin.

= Sm+ So

Succin Matricial (Sm)

Es la componente de la succin total asociada al efecto de capilaridad, esta es causada por el

efecto de tensin superficial en la fase agua-aire y la adsorcin desarrollada en la superficie de

las partculas, esta succin es igual a la total cuando el agua del suelo es idntica al agua

padronizada (agua pura o solucin con la misma composicin del agua del suelo) quedando

apenas el efecto de lamatriz del suelo (capilaridad y adsorcin), esta succin es la presin

negativa de agua intersticial, est relacionada con el estado de esfuerzo derivado de los

fenmenos de superficie y gravitatorios, la succin matricial es la diferencia entre la presin de

aire en los poros (Ua) y la presin del agua en los poros (Uw)

Sm= Ua Uw

Succin osmtica (So)

Est asociada a las sales disueltas en el agua, estas sales reducen la presin de vapor en elespacio que se est encima de la fase agua-aire, en consecuencia mover una molcula de

agua requerir mayor energa, esta energa adicional se llama succin osmtica y no depende

de los efectos de capilaridad, cuando el suelo est saturado la succin osmtica es igual a la

succin total, es decir, cuando la succin matricial no ocurre.

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Estado de esfuerzos en suelos parcialmente saturados

En los suelos parcialmente saturados la fuerza est controlada por los esfuerzos efectivos, pero

el concepto de esfuerzo efectivo no puede ser aplicado directamente debido a las presiones en

el aire o gas en los vacos parcialmente saturados, la fuerza debera ser estimada a partir deensayos desarrollados para duplicar las condiciones in situ, de manera que se aproxime lo ms

que se pueda en trminos de saturacin porcentual, esfuerzo total y presin en la fase liquida.(

Lambe y Whitman, 1969).

El comportamiento de los suelos parcialmente saturados se realiza mediante el estado de

esfuerzos, en donde se deben definir las variables que afectan este suelo, estas variables

generalmente estn enmarcadas en las leyes de la conservacin de la energa, y es por esto

que las variables son independientes de las propiedades fsicas del material.

Las variables del estado de esfuerzos para un suelo parcialmente saturado son, el esfuerzo

compresivo neto ( - Ua) donde es el esfuerzo total y Uaes la presin de aire en los poros

del suelo, y la succin matricial, (UaUw), donde Uw es la presin del agua en los poros del

suelo.

El clculo del estado de esfuerzos en un suelo parcialmente saturado se realiza mediante la

mecnica del medio continuo con la expresin matricial del tensor de esfuerzos.

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t es el esfuerzo cortante en un plano en la direccin especificada, (i.e. txy es el esfuerzo

cortante en el plano x en la direccin y)

Cul es modelo de resistencia al corte en condiciones de saturacin parcial,relacionado al modelo mohr coulomb?

Durante ms de medio siglo la mecnica del suelo fue analizada a partir de la teora delingeniero K. Terzaghi, la cual plantea que a travs de una muestra en estado seco se puede

conocer el comportamiento en el tiempo de un terreno en estudio, lo que permitir realizar un

diseo adecuado para la obra que se quiera implementar. Ya que en la naturaleza el estado

seco total no existe, ha sido necesario implementar estudios que permitan conocer el

comportamiento del suelo en estado parcial o totalmente saturado.

Mediante modelaciones matemticas es posible alcanzar una representacin de la envolvente

de falla de un suelo parcialmente saturado a travs de la curva de succin y las condiciones de

resistencia al corte.

El ngulo fbcomienza a desviarse del ngulo de friccin interna efectiva, f, a medida que el

suelo pierde saturacin a valores de succin mayores que los del valor de entrada de aire. A

medida que la succin en el suelo alcanza un valor correspondiente al contenido de agua

residual, fb parece aproximarse a un valor cercano a cero grados (e incluso puede ser

negativo) (D.G. Fredlund, 2003). A continuacin se muestra la ecuacin e resistencia al

cortante planteada por el profesor Fredlund.:

Ref.1 Ecuacion de resistencia al cortante

Donde:

Q : Contenido de agua normalizado = w (uauw)/ws; w (uauw): Contenido gravimtrico de agua a una succin dada, que puede ser representada

por la ecuacin de la curva caracterstica de succin en el suelo;

p:Parmetro de ajuste.

Mediante este anlisis se sabe que la resistencia al corte en suelos parcialmente saturados

depender de la succin matricial y los parmetros de resistencia al corte.

La ecuacin anterior se puede escribir de la siguiente manera:

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Ref.1 Ecuacin de resistencia al cortante

Imagen 1 referencia 1. Relacin entre la curva caracterstica de succin en el suelo y la

resistencia al cortante de una arena y de un limo arcilloso.

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Bibliografa

[1] D. G. Fredlund, IMPLEMENTACIN DE LA MECNICA DEL SUELO PARCIALMENTE SATURADO ENLA PRCTICA DE LA INGENIERA GEOTCNICA. Litoimpresos, 2003.

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Model for Partially Saturated Soil, Transp. Porous Media, vol. 65, no. 1, pp. 130, Oct. 2006.

[4] a. Josa, E. E. Alonso, and a. Gens, A constitutive model for partially saturated soils,

Gotechnique, vol. 40, no. 3, pp. 405430, Jan. 1990.

[5] M. Alfaro, Geotecnia en suelos no saturados, Rev. Acad. Colomb. Cienc, vol. 32, pp. 471481,2008.

[6] A. Elastoplastic and P. S. Soils, Constitutive Model for Partially Saturated Soils, pp. 11341145,

2001.

[7] D. Sheng, Review of fundamental principles in modelling unsaturated soil behaviour, Comput.Geotech., vol. 38, no. 6, pp. 757776, Sep. 2011.