1. La carga de preconsolidacion p es la máxima sobrecarga efectiva a la que el suelo estuvo sometido en el pasado. Se determina usando un simple procedimiento gráfico propuesto por Casagrande (1936), con referencia a la figura 1.17b e implica cinco pasos:
a. Determine el punto O sobre la curva e-log p que tenga la curvatura más aguda (es decir el menor radio de curvatura).
b. Dibuje una línea horizontal OA.
c. Dibuje una línea OB tangente a la curva e-logp en O.
d. Dibuje una línea OC bisectriz del ángulo A OB
e. Trace la porción de línea recta de la curva e-log p hacia atrás hasta cruzar OC. Éste es el punto D. La presión que corresponde al punto p es el esfuerzo de preconsolidación, PC.
Los depósitos naturales de suelo pueden estar normalmente consolidados o sobreconsolidados (o preconsolidados). Si la presión actual efectiva de sobrecarga p = p0 es igual a la presión de preconsolidación pc, el suelo está normalmente consolidado. Sin embargo, si p0 < pc, se considera sobreconsolidado.
La presión de preconsolidación (pc) se correlaciona con parámetros indexados por varios investigadores. Stas y Kulhawy (1984) sugirieron que
El Departamento de Marina de Estados Unidos (1982) también proporcionó relaciones generalizadas entre PC, LI y la sensitividad de suelos arcillosos (Ss). Esta relación fue también recomendada por Kulhawy y Mayne (1990). La definición de sensitividad se da en la sección 1.19. La figura 1.18 muestra esta relación.
2. El índice de compresibilidad, Cc, es la pendiente de la porción recta de la curva (última parte de la curva de carga), o
FIGURA 1.18 Variación de p con LI (según el Departamento de Marina de Estados Unidos, 1982)
donde e1 y e2 son las relaciones de vados al final de la consolidación bajo los esfuerzos P1 Y P2, respectivamente.
El índice de compresibilidad, determinado con la curva e-log p en el laboratorio, será algo diferente de la encontrada en campo. La razón principal es que el suelo se remoldea en alguna medida durante la exploración de campo. La naturaleza de la variación de la curva e-log mp en el campo para arcilla normalmente consolidada se muestra en la figura 1.19. A ésta se le conoce generalmente como curva virgen de compresibilidad. Ésta cruza aproximadamente la curva de laboratorio en una relación de vacíos de O.42e0 Terzaghi y Peck, 1967). Note que e0 es la relación de vacíos de la arcilla en el campo. Conocidos los valores de e0 y p puede construirse fácilmente la curva virgen y calcular el índice de compresibilidad de la curva usando la ecuación (1.56).
El valor de Cc varía ampliamente dependiendo del suelo. Skempton (1944) dio la siguiente correlación empírica para el índice de compresión:
FIGURA 1.19 Construcción de una curva virgen de compresibilidad para arcilla normalmente consolidada
Además de Skernpton, otros investigadores propusieron correlaciones para el índice de compresibilidad.
Algunas están resumidas en la tabla 1.14.
3. El índice de expansibilidad, Cs, es la pendiente de la porción de descarga de la curva elog p. Según la figura 1.17b, puede definirse como
En la mayoría de los casos, el valor del índice de expansión (Cs) es de a del índice de compresibilidad. A continuación se proporcionan algunos valores representativos de Cs/Cc para depósitos de suelos naturales.
El índice de expansibilidad se conoce también corno índice de recompresibilidad.
TABLA 1.14 Correlaciones para el índice de compresión.
La determinación del índice de expansibilidad es importante en la estimación del asentamiento por consolidación de las arcillas sobreconsoli&zdas. En el campo, dependiendo del incremento de presión, una arcilla sobreconsolidada seguirá una trayectoria abc en la curva e-log p, como muestra la figura 1.20. Note que el punto a, con coordenadas p0 y e0, corresponde a las condiciones de campo antes de cualquier incremento de presión. El punto b corresponde al esfuerzo de preconsolidación (Pc) de la arcilla. La línea ab es aproximadamente paralela a la curva de descarga cd en laboratorio (Schmertmann, 1953). Además, si se conocen e0, p0, pc, Cc y Cs, se podrá construir fácilmente la curva de consolidación de campo.
FIGURA 1.20 Construcción de una curva de consolidación en campo de arcilla sobreconsolidada.
Nagaraj y Murthy (1985) expresaron el índice de expansión como
Cabe destacar que cualquiera de las correlaciones empíricas para Cc y Cs dadas en esta sección son sólo aproximadas. Esto puede ser válido en un suelo dado para el cual la relación fue desarrollada, pero tal vez no serán válidas para otros suelos. Por ejemplo, la figura 1.21 muestra las gráficas de Cc y Cs respecto a límites líquidos para suelos de Richmond, Virginia (Martin y otros, 1995)4 Para esos suelos,
La razón Cs/Cc es aproximadamente mientras que el rango típico es cercano de a
FIGURA 1.21 Variación de Cc y Cs con el limite liquido para suelos de Richmond, Virginia.
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