Trabajo Suelos.docx

Esfuerzos efectivos Movimientos del terreno e inestabilidades pueden ser causados por cambios en la presión de poros. Por ejemplo, taludes estables pueden fallar después de tormentas de lluvia porque la presión de poros aumenta debido a la infiltración de la lluvia en el talud mientras que el descenso del nivel freático debido a la extracción de agua causa asentamientos en el terreno. Como la compresión y la resistencia del suelo pueden cambiar con cambios del esfuerzo total o con cambios de la presión de poros existe una combinación entre el esfuerzo total y la presión de poros llamada esfuerzo efectivo que rige el comportamiento del suelo. La relación entre esfuerzo total, esfuerzo efectivo, y presión de poros fue descubierta primero por Terzaghi (1936). El definió el esfuerzo efectivo de esta manera: Todos los efectos medibles de un cambio de esfuerzos, tal como la compresión, distorsión, y un cambio de la resistencia al corte, son debidos exclusivamente a cambios del esfuerzo efectivo. El esfuerzo efectivo está relacionado al esfuerzo total y presión de poros por ′ =  - u. Importancia. El principio del esfuerzo efectivo es absolutamente fundamental a la mecánica de suelos y su importancia no es exagerada. Esta es la manera en el que el comportamiento del suelo debido a cargas está relacionado al comportamiento debido a cambios de la presión de poros. Debido a que los esfuerzos total y efectivo son diferentes (excepto cuando las presiones de poros son cero) es absolutamente esencial distinguir entre los dos. Los esfuerzos efectivos ′ y ′ son siempre denotados por primas mientras que los esfuerzos totales  y  no tiene primas. En toda ecuación todos sus componentes deben ser esfuerzos totales, o esfuerzos efectivos, o los esfuerzos totales y efectivos deben estar relacionados correctamente por la presión de poros.

¿Por qué el concepto de los esfuerzos efectivos es el más importante de la mecánica de suelos? En el cálculo y análisis de problemas como el asentamiento de los suelos, capacidad de carga de fundaciones, estabilidad de presas, y presión lateral en estructuras de retención de tierra, la compresibilidad y resistencia al corte de un suelo son las propiedades que más influyen en el diseño y estas propiedades dependen en gran parte del esfuerzo efectivo, lo cual hace que el concepto del esfuerzo efectivo sea muy importante en el análisis de estos problemas Esfuerzo total: Los ingenieros geotécnicos lo llaman esfuerzo total porque es la suma de los esfuerzos absorbidos por todas las fases del suelo, este esfuerzo es el que absorbe todo el peso en o sobre el suelo. Presión de poros: Es la presión inducida en el fluido (ya sea agua o agua y aire) que llena los poros. El fluido en los poros es capaz de transmitir esfuerzos normales, pero no esfuerzos cortantes, por lo que no tiene la componente de corte, y es por esta razón que la presión de poros se la conoce también con el nombre de esfuerzo neutral o presión neutra.

Esfuerzo efectivo: Terzaghi en 1943, demostró que para un suelo saturado, el esfuerzo efectivo en cualquier dirección puede definirse en forma cuantitativa como la diferencia entre el esfuerzo total y la presión de poros del agua. Este esfuerzo es transmitido a través de la estructura sólida del suelo por medio de los contactos intergranulares. Este componente del esfuerzo total es el que controla tanto la deformación debida a los cambios de volumen como la resistencia al corte del suelo, por lo tanto el esfuerzo normal y el esfuerzo cortante se transmiten a través de los contactos entre grano a grano. ¿Cuáles son las principales aplicaciones que se da al concepto del esfuerzo efectivo? El concepto del esfuerzo efectivo influye en gran parte en el comportamiento del suelo, de ahí es que la aplicación de estos criterios en las obras civiles es de gran importancia. El uso más común se presenta en el diseño de presas, terraplenes, diques, ataguías, o estructuras similares de retención de agua, además de obras que requieran excavaciones del terreno. En este tipo de obras es muy frecuente que se presenten infiltraciones que pongan en riesgo la estabilidad y vida útil de la estructura. Esta inestabilidad es debida a la infiltración del agua y se la conoce con el nombre de flotación. Cuando el esfuerzo efectivo es cero, la fuerza ascendente de escurrimiento es igual al peso sumergido del suelo y no puede desarrollarse una resistencia a la fricción entre partículas y por lo tanto la mezcla suelo y agua no tiene resistencia al corte y actúa como líquido. La falla por flotación o levante puede conducir a una falla total de la cimentación o incluso al derrumbe de una estructura de retención de agua, como el pie del talud de una presa o parte de una ataguía. Por lo tanto es necesario analizar esta inestabilidad al diseñar estructuras de retención de agua.

1. Se obtuvieron 6 muestras a diferentes profundidades, tal como se describen en la Tabla

Durante el proceso de exploración se llevó a cabo el ensayo de Veleta de Campo para determinar la resistencia al corte directamente “In situ”. Se tomaron 13 mediciones a diferentes profundidades, cada una con un set de 3 hincas cada 20 cm. En el proceso se determinó la lectura del Momento de giro T (lb-ft) en estado inalterado, posteriormente se dieron en promedio 3 vueltas al varillaje para romper el suelo y dejarlo en estado alterado. Luego de 2 minutos, en promedio, se procedió nuevamente a realizar el ensayo para determinar T en estado inalterado. La figura 1, representa la geometría de la veleta utilizada.

Con la geometría de la veleta y el momento de giro, se dedujo la ecuación con la que se puede determinar la resistencia al corte Su (kPa)

En cada una de las muestras se hizo 3 ensayos de consolidación. Uno con LIR=1.0 y tf=t100 y rebote intermedio. Otra con LIR=0.5 en las proximidades de la presión de preconsolidación y tf=t100. Finalmente, otra con LIR=1.0 y tf=t100. En cada una de las curvas de compresibilidad se implementó la metodología de Casagrande para determinar las siguientes características de compresibilidad del suelo:

RESULTADOS Teniendo en cuenta la información obtenida en campo y en el laboratorio, se obtuvieron resultados relacionados con los valores de las propiedades índice, características de resistencia en condiciones no drenadas y características de compresibilidad. Se presenta la metodología utilizada, en cada una de las muestras, para determinar las características de compresibilidad de la arcilla. En las siguientes tablas se presentan los resultados obtenidos.

Tabla 2. Resultados de las propiedades índice IL

IC

t (kN/m3)

S (%)

eo

SUCS

123

0.293

0.707

14.2

93.6

2.37

CH

37

126

0.598

0.402

14.0

99.5

3.08

CH

166

53

113

0.799

0.201

13.0

98.0

3.96

CH

154.5

196

47

149

0.723

0.276

12.8

98.3

4.19

CH

17.75

129.1

179

50

129

0.613

0.387

13.4

98.8

3.49

CH

27.25

141.7

143

44

99

0.983

0.017

12.9

96.8

3.88

CH

Muestra No.

Prof

Wn

LL

LP

IP

(m)

(%)

(%)

(%)

(%)

1

2.75

82.8

170

47

2

5.25

112.3

163

3

7.25

143.2

4

11.25

5 6

Tabla 3. Resultados de Su con ensayos triaxiales Muestra No.

Profundidad (m)

Presión de cámara

 (kPa)

Muestra

desviador d (kPa)

Esfuerzo principal mayor 1 (kPa)

Su (TX) (kPa)

Esfuerzo

1

2.75

27.5

102.5

130.0

51.3

2

5.25

34.3

49.6

83.9

24.6

3

7.25

39.8

51.1

90.9

25.6

4

11.25

49.0

64.3

113.3

32.1

5

17.75

57.9

84.7

142.6

42.4

6

27.25

92.2

74.6

166.8

37.3

Prof. (m)

Tabla 4. Resultados de los índices de compresibilidad Cc(lab) Cs Cr Cc(lab) Cc(lab) LIR=0.5

LIR=1.0 tf=t100

(prox.’p)

tf =t100

LIR=1.0 tf =t24 h

LIR=1.0 tf=t100

LIR=1.0 tf=t100

Cs LIR=0.5 (prox.’p)

tf=t100

Cs LIR=1.0 tf =t24 h

1

2.75

1.09

1.06

1.10

0.07

0.15

0.12

0.08

2

5.25

1.38

1.65

1.46

0.11

0.15

0.21

0.15

3

7.25

2.46

2.24

2.28

0.19

0.25

0.23

0.24

4

11.25

2.31

2.53

2.38

0.19

0.27

0.30

0.09

5

17.75

1.87

1.85

2.11

0.10

0.22

0.22

0.22

6

27.25

2.42

2.04

2.29

0.22

0.29

0.21

0.31

Tabla 5. Resultados Presión de preconsolidación y esfuerzos efectivos

Muestra

Prof.

’vo

(m)

(kPa)

’p LIR=1.0 tf=t100

’p LIR=0.5 (prox.’p)

tf=t100

(kPa)

(kPa)

’p LIR=1.0 tf=t24 h (kPa)

1

2.75

39.2

315.0

314.0

314.0

2

5.25

50.4

68.7

78.5

69.7

3

7.25

60.9

98.1

80.4

79.5

4

11.25

74.6

98.1

98.1

84.4

5

17.75

95.7

108.0

123.0

104.0

6

27.25

126.0

203.0

184.0

157.0

Tabla 6. Resultados de Relación de sobreconsolidación

Muestra

Prof.

’vo

(m)

(kPa)

’p LIR=1.0 tf=t100

RSC

Clasificación de sobreconsolidación

(kPa)

1

2.75

39.2

315.0

8.0

2

5.25

50.4

68.7

1.36

3

7.25

60.9

98.1

1.61

4

11.25

74.6

98.1

1.32

5

17.75

95.7

108.0

1.13

6

27.25

126.0

203.0

1.61

Fuertemente sobreconsolidada Ligeramente Sobreconsolidadas Ligeramente sobreconsolidadas Ligeramente sobreconsolidadas Ligeramente sobreconsolidadas Ligeramente sobreconsolidadas

Tabla 7. Resumen de resultados obtenidos de ensayos de resistencia Su Su(TX) Su(vel)corr

Muestra No.

Su (TX) (kPa)

Su (veleta)

Su (veleta)

Corregida

Sin Corregir

(kPa)

(kPa)

1

51.3

41.4

71.6

1.24

0.72

2

24.6

30.8

52.0

0.80

0.47

3

25.6

19.8

32.4

1.30

0.79

4

32.1

18.1

35.3

1.77

0.90

5

42.4

24.4

46.1

1.73

0.91

37.3

24.8

39.2

1.50

0.95

6

Su(TX) Su(vel) sin corr

De acuerdo con el trabajo realizado se obtuvieron las siguientes conclusiones:  La estratigrafía del sitio estudiado, corresponde a una sucesión de capas de arcillas de origen lacustre de color variable desde habano y gris claro hasta gris verdoso y gris café a mayor profundidad. En todos los casos, el suelo pasa el tamiz 200 en 100% y clasifican como CH según el Sistema Unificado de Suelos.  Todos los estratos por debajo del nivel freático se encuentran en un estado de esfuerzos ligeramente sobreconsolidados 1
 (0.23  0.04)(RSC)0.8

σ'vo

En el estudio realizado se estableció que ésta relación se cumple en 4 de los resultados obtenidos.

Sin embargo, se encontró una relación para los suelos de Bogotá en el sector de Fontibón, en suelos arcillosos ligeramente sobreconsolidados. Conociendo la posición del nivel freático y el peso unitario de cada uno de los estratos, se puede determinar el esfuerzo vertical efectivo ’vo y utilizar la siguiente ecuación para determinar la resistencia al corte nos drenada Su.

(Se recomienda ver el capítulo de análisis y discusión de resultados)

La anterior expresión corresponde a la determinación de la resistencia In situ tomada con veleta de campo y corregida por plasticidad, motivo a que ensayos de otro tipo tienden a dar mayores. Mesri en 1989 concluyó que la relación Su/ ’p es independiente del índice de plasticidad y que es constante en 0.22. Según Mesri, a partir de perfiles de ’p es posible obtener los valores de resistencia al corte del suelo a partir de la siguiente ecuación.

De acuerdo con los análisis y discusión de resultados, se encontró en este trabajo que esta relación se cumple. Sin embargo, para el suelo arcilloso del sitio de estudio, se encontró la siguiente relación con un 81% de confiabilidad.

(Se recomienda ver el capítulo de análisis y discusión de resultados)

 Se logró establecer que en ninguno de los tipos de ensayos de consolidación es posible obtener el esfuerzo de preconsolidación ’p directamente. Siempre es necesario acudir a alguno de los métodos conocidos, como la construcción de Casagrande para determinar dicho parámetro del suelo.  En todos los casos de observa que el valor de ’p es menor en los ensayos proyectados con incrementos de carga cuando se cumplan tf=24 horas. Para arcillas ligeramente sobre consolidadas, el valor de ’p obtenido con ensayos de consolidación con incrementos de carga a las 24 horas es del orden de 0.9 ’p del

Obtenido con ensayos de consolidación con incrementos de carga cuando se llega al tf=t100. Del estudio se pudo establecer que para obtener el esfuerzo de preconsolidación con incrementos de carga cada 24 horas, se pueden desarrollar ensayos con LIR=1.0 e incrementos de carga cuando se llegue al t100, y utilizar la siguiente relación.

’p(carga 24 horas) = 0.9 ’p(carga en t100)  Se determinó el valor del índice de compresión virgen Cc en todos los ensayos de consolidación, de los cuales se encontró que el valor mayor se obtiene en los ensayos de consolidación proyectados con incrementos de carga cada 24 horas. El valor menor en los ensayos con LIR=1.0 y tiempo de carga en t100.  Se encontró que el índice de compresión virgen de los ensayos de consolidación realizados con incrementos de carga cada 24 horas, es aproximadamente 5.0% mayor que el índice de compresión determinado en ensayos con incrementos de carga en t100. Como alternativa para obtener el índice de compresión virgen en ensayos con incrementos de carga cada 24 horas, se pueden hacer ensayos normales y utilizar la siguiente relación.

Cc(tf=24 horas) = 1.05Cc(tf=t100)  En lo relacionado con el índice de recompresión e índice de expansión se encontró la siguiente relación: Cr = 0.74Cs

 La relación Cs/Cc(campo) tiende a 0.10, de lo cual se puede ver que:

La literatura índica valores entre

1 5

y

1 10

 La relación entre el Índice de Recompresión y el Índice de Compresión de campo, Cr/Cc(campo) se estimó en:

 La relación entre el Índice de Compresión de campo y el Índice de Compresión de laboratorio, Cc(campo)/Cc(laboratorio) se estimó en:

 Entre las características más importantes que se obtienen en los ensayos de consolidación está la determinación de la Presión de Preconsolidación, el Índice de Compresión y los Índices de Recompresión y Expansión. Teniendo en cuenta los análisis y discusiones hechas en el capítulo 9, a continuación se presenta una serie de correlaciones obtenidas en este trabajo. Correlación obtenida por D. Montaña

Cumple con otras conocidas?

Grado de confiabilidad

Limitantes Límite Líquido entre 130% y 220%

Cc = 0.0116(LL- 10)

Si

70%

Cc = 0.0207(ωn - 34.95)

Si

90%

Cc = 0.8144(eo -1.16)

Si

92%

Relación de Vacíos entre 2.3 y 4.0

Cs = 0.0028(LL - 97)

No

70%

Límite Líquido entre 130% y 220%

Cs = 0.0021(

19)

Si

80%

Cs = 0.0807(eo - 0.75)

Si

82%

Relación de Vacíos entre 2.3 y 4.0

Cc = 0.0099(LL + 12.2)

Si

70%

Correlación promedio de la obtenida y algunas conocidas

n-

Contenido de humedad entre 80% y 160%

Contenido de humedad entre 80% y 160%

2. Calcular el esfuerzo efectivo en el suelo a una profundidad, z dada en los siguientes casos: a) Nivel del agua debajo del nivel del terreno. b) Nivel del terreno debajo del nivel del agua

 Esfuerzo total: z = d ·(z–h) +sat·h  Presión de poros: u = w·h  Esfuerzo efectivo: ′z = z – u ′z = d·(z – h) + (sat – w)·h En este caso el esfuerzo efectivo depende del nivel del agua.

b) Nivel del terreno debajo del nivel del agua.

 Esfuerzo total: z = s·z +w·(h – z)  Presión de poros: u = w·h  Esfuerzo efectivo: ′z = z – u ′z = s·z – w·z

3. El estribo de un puente tiene 4 m de altura y un área de 10 m2 y soporta una carga de 1 MN. (El peso unitario del concreto es c = 20 kN/m3.) El estribo está fundado en el lecho de un río donde existe por lo menos 5 m de arena con un peso unitario s = 20 kN/m3. Considerar c independiente de la localización del nivel freático. Considerar que el peso específico del concreto no varía con el agua. Calcular el esfuerzo efectivo a 2.0 m de profundidad del terreno en los siguientes casos: a) Cuando el nivel del río está igual al nivel del terreno. b) Cuando el nivel del río tiene 3.0 m de altura.

a) Cuando el nivel del río está igual al nivel del terreno:

Esfuerzo total: z = c·hc + F/A + s·z z = (20)·(4) + 1000/10 + (20)·(2) z = 220 kPa Presión de poros: u = w·hw u = (10)·(2) u = 20 kPa Esfuerzo efectivo: ′z = z – u ′z = c·hc + F/A + s·z – w·hw ′z = 220 – 20 ′z = 200 kPa

b) Cuando el nivel del río tiene 3.0 m de altura:

Esfuerzo total: z = c ·hc + F/A + s · z z = (20)·(4) + 1000/10 + (20)·(2) = 220 kPa

Presión de poros: u = w (hw + z) u = (10)·(3+2) = 50 kPa Esfuerzo efectivo: ′z = z – u = c ·hc + F/A + s · z – w (hw + z) ′z = 220 – 50 = 170 kPa

4. El perfil del suelo en las Figuras consiste de 4m de arcilla sobre 2 m de arena sobre roca: los pesos unitarios de todos los materiales naturales son 20 kN/m3 y el nivel freático está al nivel del terreno. Un terraplén amplio de 4 m de altura es construido de relleno con un peso unitario t = 15 kN/m3. Se requiere calcular los esfuerzos efectivos en el centro de la arcilla y en el centro de la arena en los siguientes casos: a) Antes de que el terraplén esté construido b) Inmediatamente después de terminada la construcción c) después de mucho tiempo de construido el terraplén. c) después de mucho tiempo de construido el terraplén.

a) Antes de que el terraplén esté construido, (condiciones iniciales).

 En la arcilla: Esfuerzo total: z = c ·hc z = (20)·(2) = 40 kPa

Presión de poros: u = w ·hc u = (10)(2) = 20 kPa Esfuerzo efectivo: ′z = z – u = c·hc – w·hc ′z = 40 – 20 = 20 kpa

 En la arena:

Esfuerzo total: z = c·Hc + s hs z = (20)·(4) + (20)·(1) = 100 kPa Presión de poros: u = w·hs u = (10)·(5) = 50 kPa Esfuerzo efectivo: ′z = z – u = c·Hc + s·hs – w·hs ′z = 100 – 50 = 50 kPa

b) Inmediatamente después de terminada la construcción, (condiciones a corto plazo)

 En la arcilla: Esfuerzo total: z = t·Ht + c·hc z = (15)·(4) + (20)·(2) = 100 kPa Esfuerzo efectivo: La arcilla presenta condiciones no – drenadas (baja permeabilidad, lo que evita que drene el agua rápidamente) lo que provoca un inmediato aumento de la presión de poros manteniendo al principio sin cambios los esfuerzos efectivos (condiciones a corto plazo). ′z = 20 kPa, como en las condiciones iniciales (inciso a).

Presión de poros: u = z – ′z u = 100 – 20 = 80 kPa

 En la arena: Esfuerzo total: z = t·Ht + c·Hc + s·hs z = (15)·(4) + (20)·(4) + (20)·(1) = 160 kPa Presión de poros: La arena presenta condiciones drenadas (alta permeabilidad, lo que facilita que drene el agua rápidamente) lo que provoca que el agua en la arena drene inmediatamente después de la construcción del terraplén evitando que se produzca un aumento en la presión de poros y así manteniéndola a esta constante. u = 50 kPa, como en las condiciones iniciales (inciso a). Esfuerzo efectivo: ′z = z – u ′z = 160 – 50 = 110 kPa

c) Después de mucho tiempo de construido el terraplén, (condiciones a largo plazo).

 En la arcilla: Esfuerzo total: z = t·Ht + c·hc z = (15)·(4) + (20)·(2) = 100 kPa, Como condiciones a corto plazo (inciso b). Presión de poros: Después de un tiempo muy largo el exceso de presión de poros en la arcilla se habrá disipado, hasta llegar a la presión de equilibrio o presión estática (nivel freático). u = w·(2) = 20 u = 20 kPa, como en las condicione iniciales (inciso a).

Esfuerzo efectivo: ′z = z – u ′z = 100 – 20 = 80 kPa  En la arena: No ha habido cambios del esfuerzo total o presión de poros y los esfuerzos son los mismos a los del inciso b, ya que la arena no depende de condiciones de corto o de largo plazo. Entonces: Esfuerzo total: z = 160 kPa Presión de poros: u = 50 kPa Esfuerzo efectivo: ′z = 110 kP

5. El perfil de un terreno consiste de 10 m de arena (peso específico de 18 kN/m3 ) sobre 20 m de arcilla (peso específico de 19 kN/m3 ), todo ello sobre arena densa que se extiende a gran profundidad. El nivel freático se encuentra al ras del terreno (peso específico del agua 9.81 kN/m3 ). Sobre la superficie se aplica una carga de gran extensión de 300 kN/m2 . Trazar el gráfico de esfuerzos totales, presión de poros y esfuerzos efectivos: a) Para la condición inicial (antes de la aplicación de la carga) b) Para la condición inmediata después de la aplicación de la carga (condición no drenada, o a corto plazo t = 0). Para la condición a largo plazo (cuando toda las presión de poros en exceso se ha disipado, t = , condición drenada).

6. El nivel de agua en una laguna es de 5 m (peso específico del agua = 10 kN/m3 ). El fondo de la laguna está compuesto de 5 m de arcilla (peso específico = 19 kN/m3 ) sobre 5 m de arena (peso unitario = 18 kN/m3 ) que descansa sobre roca impermeable. Para todo el perfil del terreno, se requiere: a) Dibujar la variación en profundidad, del esfuerzo total, presión de poros y esfuerzo efectivo. b) Dibujar nuevamente la variación del esfuerzo total, presión de poros y esfuerzo efectivo, inmediatamente después del drenaje del agua de la laguna.

7. El perfil de un suelo consiste de una capa superficial de arcilla de 6 m de espesor con peso específico húmedo de 20 kN/m3 y peso especifico saturado de 22 kN/m3 que descansa sobre un acuífero de arena de 4 m de espesor, con peso específico húmedo de 18 kN/m3 y peso específico saturado de 20 kN/m3 . El nivel freático se encuentra a un metro por debajo de la superficie del terreno. Si un piezómetro es instalado en la parte superior de la arena, la columna de agua alcanza la altura de 1 m por debajo de la superficie del terreno. El peso específico del agua es igual a 9.81 kN/m3 .

a) Calcular la profundidad máxima que se puede excavar para la construcción de una fundación, debiendo hacer descender el nivel del agua de la arcilla hasta el nivel de la excavación. b) Para el estado excavado calcular la distribución de esfuerzos totales, efectivos y presión de poros para las condiciones iniciales, a corto y a largo plazo considerando la succión y que la altura de saturación capilar llega hasta el nivel del terreno.

a) Profundidad máxima que se puede excavar. El fondo de la excavación se halla en condiciones de falla, cuando el esfuerzo vertical efectivo al final del estrato sea nulo '  0 '  u u

Resistencia al corte La resistencia de un material describe el estado último de esfuerzo que puede soportar antes de que falle. Para suelos que pueden tener niveles altos de deformación se define la falla de acuerdo a sus deformaciones. Se habla de resistencia a la tensión, resistencia a la compresión, resistencia al corte, y así sucesivamente, pensando que estos términos son diferentes, pero estos términos deben realmente estar relacionados a una característica fundamental de resistencia. La conexión entre estas resistencias diferentes es el esfuerzo de corte máximo, o el tamaño del círculo de Mohr más grande que el material pueda soportar. El círculo de Mohr es un diagrama de esfuerzos utilizado para analizar los estados de esfuerzos en un elemento de suelo. El criterio de Mohr-Coulomb es un criterio de falla que indica que la resistencia de un material aumenta linealmente con el aumento del esfuerzo efectivo normal y el material fallará cuando el círculo de Mohr toque una curva límite. Es así que el criterio de MohrCoulomb se utiliza para determinar la resistencia de suelos sometidos a cargas en problemas de la ingeniería geotécnica. De esta manera podemos decir que materiales que tienen resistencia pueden soportar esfuerzos de corte y la resistencia es el máximo esfuerzo de corte que pueda ser soportado. Solo los materiales con resistencia pueden tener taludes porque los esfuerzos de corte son requeridos para mantener un talud. Un material sin resistencia al corte, como agua estacionaria, no puede soportar un talud y el círculo de Mohr se reduce a un punto. Teoría del estado crítico . Los parámetros c y  de resistencia al corte de Mohr – Coulomb, no son propiedades fundamentales del suelo. Ellos dependen del tipo de ensayo en la cual fueron determinados. La teoría del estado crítico es un esfuerzo por predecir el comportamiento de un suelo saturado sujeto a un sistema de esfuerzos asimétricos mediante un concepto matemático. La idea central en la teoría del estado crítico es que todos los suelos fallan en una única superficie de falla en un espacio q, p, e. El modelo de estado critico incorpora en su criterio de falla cambios de volumen diferente al criterio de Mohr-Coulomb donde la falla solo está definida por la pendiente de de la línea de esfuerzos máximos. De acuerdo con el modelo de estado crítico el estado de falla de esfuerzos es insuficiente para garantizar la falla en los suelos.

¿Qué debe considerarse para elegir un adecuado ensayo triáxial para el suelo? Para elegir un adecuado ensayo triaxial deben tenerse en cuentas dos detalles:  El tipo de parámetros que se desean obtener.  El tipo de suelo y su origen.

El Ensayo triaxial debe tratar de asemejar las condiciones reales que tendrá el suelo en campo, los ensayos UU y CU podrían asemejar bien las condiciones de una arcilla con muy baja permeabilidad, mientras que un ensayo CD a un suelo con una permeabilidad que permite un buen drenaje del agua. Sin embargo, los ensayos triaxiales pueden combinarse a fin de determinar los parámetros de otros ensayos triaxiales realizados con el mismo suelo.

1. La figura muestra un perfil de suelo en un sitio donde se proyecta una construcción. Determine el incremento en el esfuerzo efectivo vertical en un elemento de suelo a 3 m de profundidad, bajo el centro de una construcción, el suelo fallará si el incremento en el esfuerzo efectivo lateral es 40% del incremento en el esfuerzo vertical efectivo. Estrategia: Puede considerarse el depósito como una arena uniforme con todas sus propiedades. Con los datos proporcionados se puede encontrar el esfuerzo inicial y entonces usar la ecuación del círculo de Mohr para resolver el problema. Si el elemento de suelo está ubicado bajo el centro de una construcción, entonces se conoce que existen condiciones asimétricas. Teniendo la condición ’3 + 0.4·’1, es necesario determinar el valor de ’1.

2. Se está construyendo un terraplén con un suelo que tiene parámetros efectivos de resistencia al corte c = 50 kN/m2 ,  = 21º y un peso unitario de 17 kN/m3 . Mediante pruebas triaxiales se han obtenido los parámetros de presión de poros A = 0,5 y B = 0,9. Se requiere encontrar la resistencia efectiva al corte en la base del terraplén al momento en que su altura es incrementada de 3 a 6 m. Suponer que la disipación de la presión de poros durante esta operación es insignificante y que las presiones horizontales en cualquier punto son la mitad de las presiones verticales.

Estrategia: En primer lugar deben encontrarse los esfuerzo vertical y horizontal que actúan en el elemento de suelo ha analizar, determinado el esfuerzo vertical final producto del cambio de altura se determina el valor del esfuerzo de corte máximo que el suelo tolera El incremento de esfuerzo vertical en el suelo a nivel de la base de la presa será: v = 1 =  h v = 1 = (17) (3) = 51 KPa El incremento de esfuerzo horizontal en el suelo a nivel de la base de la presa será: h = 3 = 0.50

v h = 3 = (0.50) (51) = 25.5 KPa El incremento en la presión de poros, según Skempton es: u  B( )  A    u  (0.90)25.5 0.5051 25.5 35.7 KPa