Influencia de la microestructura en la rigidez máxima de un perfil de suelo residual en condiciones edométricas

Abstract

Se estudió la variación de la rigidez con el esfuerzo vertical, en función de las condiciones de microestructura, para dos suelos de un perfil de meteorización de origen laterítico. Se ensayaron muestras en procesos de carga y descarga, con deformaciones laterales nulas, para diferentes condiciones de estructura. Para estudiar la influencia de la microestructura en la rigidez, se desarrolló un montaje experimental que consiste en la adecuación de una cámara de consolidación (edométrica), incluyendo elementos piezo-cerámicos planos, no invasivos en su acople con las muestras de suelo y que permiten generar y recibir ondas de corte y compresión. Se determinó la variación de los módulos elásticos (E y G) y la relación de Poisson () durante procesos de carga y descarga, y se obtuvieron las curvas de compresibilidad para todos los estados y condiciones de estructura analizadas. Se encontró que el grado de meteorización influye en el desarrollo de una microestructura cementada distintiva que le provee una mayor rigidez al estrato superior en condición natural con respecto al que lo subyace. Los módulos elásticos E y G varían con una tendencia potencial con respecto al esfuerzo vertical, y de forma diferente para cada condición de estructura, siendo el estado natural el que presenta los valores más altos. Finalmente, se analizan los resultados en términos de las trayectorias de esfuerzo (p-q) obtenidas a partir de las ondas elásticas, enmarcadas en los modelos de Barcelona (Alonso et al., 1990) y Gens and Nova (1993), encontrando que los esfuerzos de cedencia para el horizonte más alterado son mayores, y son función de la succión y el grado de cementación, confirmando así la influencia que ejerce la meteorización y la microestructura en el comportamiento mecánico y la rigidez de los suelos lateríticos de la región del Vichada.Abstract: This investigation study the variation of the small strain stiffness with the vertical stress as a function of the microstructure conditions for two soils in a residual lateritic soil profile with different weathering intensities. Samples were tested in loading and unloading processes with zero lateral deformations and varying the structure conditions. In order to study the influence of the microstructure on stiffness an experimental setup was developed; it consists in a consolidation cell (oedometric), including non-invasive piezo-ceramic elements that generate and receive shear and compression waves. The elastic modulus (E and G) and the Poisson ratio () were determined during loading and unloading process and the compressibility curves were obtained for all structural conditions. It was found that the degree of weathering influences the development of a distinctive cemented microstructure that provides greater stiffness to the upper layer in natural condition. A power function fit between the elastic moduli E and G and vertical stress, were determined for each condition of structure, with the highest values in the natural state. Finally, the results were analyzed in terms of the stress trajectories (q and p) obtained from the elastic waves, framed in the Barcelona models (Alonso et al., 1990) and Gens and Nova (1993). This analyses point out that yield stress for the most altered horizon are higher, and so are related with suction and degree of cementation. Thus, it can be confirmed the influence of weathering and microstructure on the mechanical behavior and stiffness of the lateritic soils of the Vichada region.Maestrí