Ensayo Compresion Simple y Ensayo Triaxial

Un ensayo triaxial implica confinar una muestra cilíndrica de suelo o roca en una celda presurizada para simular una condición de tensión y luego el corte hasta la falla, con el fin de determinar las propiedades de resistencia al corte de la muestra. La mayoría de las pruebas triaxiales se realizan en muestras inalteradas de alta calidad. Las muestras normalmente oscilan entre 38 mm y 100 mm, aunque las muestras considerablemente más grandes se pueden probar con el equipo correcto. La muestra de ensayo suele tener una relación entre altura y diámetro de 2:1.

La muestra generalmente se saturará, luego se consolidará y finalmente se cortará, generalmente solo en compresión, pero las pruebas de extensión se pueden realizar con el equipo correcto.

Durante la prueba, la muestra se somete a condiciones de tensión que intentan simular las tensiones in situ.

Vídeo sobre Ensayo Triaxial

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¿Que es un ensayo triaxial no consolidado, no drenado?

Un ensayo triaxial no consolidado no drenado (UU), es un tipo de prueba de compresión triaxial basada en la naturaleza de las condiciones de carga y drenaje. Para imitar las pruebas de compresión triaxial, se desarrolló un emulador triaxial con una interfaz gráfica de usuario (GUI). Tiene 5 sensores de deformación (4 deformaciones radiales y una deformación vertical) y un sensor de presión axial. Además, otras entradas del emulador son la presión de la celda, la altura de la muestra y el diámetro de la muestra, que son proporcionados por el usuario. El emulador también facilita el análisis y almacenamiento de datos de medición.

El ensayo triaxial no consolidado no drenado es una prueba rápida para obtener los parámetros de resistencia al corte de suelos de grano fino y grueso. Este ensayo no es aplicable cuando la velocidad de construcción es lenta, lo que permite la consolidación del suelo.

Compresion triaxial de suelos cohesivos Astm d4767-20

1. Alcance y campo de aplicación

1.1 Este ensayo permite establecer la relación entre resistencia y tensión-deformación unitaria del suelo cohesivo saturado intacto, reconstituido o remoldeado en una muestra cilíndrica. Las muestras se consolidan isotrópicamente y se cizallan en compresión evitando el drenaje a una velocidad constante de deformación axial (controlada por deformación).

1.2 Este ensayo, además, permite el cálculo de tensiones efectivas y totales, medición de la carga axial mediante compresión axial, la deformación axial y la cantidad de presión de poro-agua presente.

1.3 Este test proporciona información útil para establecer las propiedades de deformación y resistencia de suelos cohesivos, similar a la obtenida a través del módulo de Young y las envolventes de resistencia Mohr. Usualmente, tres fragmentos de una misma muestra, se testea con diversos parámetros de tensión de consolidación, seguros para establecer una envolvente de resistencia.

1.4 El cálculo de los sobres de resistencia y el desarrollo de relaciones para ayudar a evaluar e interpretar los resultados obtenido tras las pruebas, no pueden ser alcanzados utilizando este ensayo, por tanto, deberán ser realizados por un profesional experimentado y cualificado.

1.5 Todos los datos calculados y observados calculados deben ajustarse según los lineamientos para dígitos significativos y redondeo, como lo establece la Práctica D6026.

1.5.1 Las formas usadas para determinar la manera de recopilación, calculo y registro de datos de esta normativa se consideran el estándar de la industria. Adicionalmente, se han hecho representativas las cifras relevantes que usualmente deben conservarse. Las maneras utilizadas no consideran la variación material, puesto que finalidad es obtener los datos, estudios de propósito especial o cualquier comedimiento del uso final. Cifras relevantes usadas en los métodos de análisis para el diseño en ingeniería, están fuera del alcance de este ensayo.

1.6 Unidades: el valor señalado en las unidades SI son considerados estándar. Los valores hallados entre paréntesis son suministrados para información solamente y no deben considerarse estándar. El informe de los resultados de las pruebas de este ensayo en unidades diferentes a las SI, no se supondrán incongruentes con este ensayo.

1.6.1 El sistema gravitacional de las unidades de pulgada-libra se contempla utilizar solo cuando es pulgada-libra la unidades consideradas. En este caso, la libra (lbf) constituye la unidad de fuerza (peso. En caso de que se trate de cálculos dinámicos, no se proporciona la unidad de masa.

1.6.2 En la ingeniería/construcción, es frecuente entre los profesionales de esta área, usar paralelamente, para expresar tanto la fuerza como la masa, siendo representada de la siguiente manera: la unidad de fuerza (lbf) y la unidad de masa (lbm). Combinando implícitamente dos sistemas separados de unidades: tanto el sistema gravitacional como el sistema absoluto. Anteriormente se ha mencionado que este estándar no utiliza/presenta la unidad de para la masa pero si incluye el sistema gravitacional de unidades de pulgada-libra. A pesar de ellos, para determinar la masa se utilizan básculas o balanzas que expresan libras de masa (lbm) o la densidad de registro en lb/pie³ lo cual no se considerará de inconformidad con esta norma.

1.6.3 Las expresiones peso unitario y densidad se emplean frecuentemente de manera indistinta. Es claro que la densidad es igual a la cantidad de masa por cada unidad de volumen, y el peso unitario, es la fuerza por unidad de volumen. Esta definición de densidad estándar es posible solo si se expresa en unidades del SI. Una vez calculada la densidad, el peso unitario es calculado en denotándolo en unidades del SI, en pulgadas-libra o ambas.

1.7 Las preocupaciones de seguridad no pretenden ser abordadas por esta norma, aunque están vinculadas con su uso. Es trabajo del usuario de esta normativa, determinar prácticas apropiadas de seguridad, medio ambiente y salud determinar así la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias previo a su aplicación.

1.8 Esta norma internacional fue elaborada según los principios internacionales, reconocidos acerca de normalización según lo mencionado por la Decisión acerca de principios para el desarrollo de normas, guías y recomendaciones internacionales pronunciada por la Organización Mundial del Comercio a través del Comité de Obstáculos Técnicos.

2. Referencia

Se utilizan las Normas ASTM:

Método de prueba para el análisis de tamaño de partícula de suelos D422.
Terminología relacionada con el suelo, la roca y los fluidos contenidos D653.
Métodos de prueba para determinar en los suelos la gravedad específica por el picnómetro de agua D854.
Práctica para el muestreo de tubos de pared delgada en suelos compuestos por grano fino con objetivos geotécnicos D1587/D1587M.
Método de ensayo para establecer la resistencia en suelo cohesivo, de la compresión no confinada D2166/D2166M.
Métodos de prueba para el cálculo de la cantidad de agua (humedad) del suelo y la roca por masa en el laboratorio D2216.
Métodos de ensayo para las características de consolidación unidimensional en los suelos por medio de la carga incremental D2435/D2435M.
Método de prueba para el ensayo de compresión triaxial en suelos cohesivos no consolidada no lubricada D2850.
Práctica para requerimientos mínimos en agencias vinculadas en ensayos y/o inspección de suelo y roca según el diseño y la construcción de ingeniería D3740.
Prácticas para el transporte y la preservación de las muestras de suelo D4220/D4220M.
Métodos de ensayo para determinar los límites líquido, plástico e índice de plasticidad de los suelos D4318.
Guía para evaluar, elegir y detallar saldos y masas estándar para su uso en ensayos de suelo, roca y materiales de construcción D4753.
Práctica para la utilización de cifras significativas en datos geotécnicos D6026.

3. Aparatos para determinar la Compresión Triaxial en Suelos Cohesivos

3.1 La representación esquemática de un aparato adecuado de compresión triaxial para el desarrollo de ensayos consolidados – no drenados es mostrada en la fig.1. Actualmente, existen muchas configuraciones de equipo completamente válidas. Los requisitos establecidos para que un equipo permita la ejecución de un buen ensayo se denotan en las secciones siguientes.

3.2 El Dispositivo de Carga Axial. El dispositivo de carga axial puede ser un dispositivo de carga hidráulica, un gato de tornillo operado por un motor eléctrico mediante una transmisión de engranajes u otro dispositivo de compresión con la capacidad suficiente para proporcionar y controlar la deformación axial (carga). La velocidad de avance del dispositivo de carga debe oscilar más de ± 1% del valor determinado, debido al funcionamiento del dispositivo de carga, la vibración será adecuadamente justa para no producir cambios en el tamaño de las muestras o para generar modificaciones en la presión de agua de poros cuando se cierrenlas válvulas de drenaje.

Nota Podrá considerarse que un dispositivo de carga produce vibraciones bastante pequeñas cuando no haya presente onda visible en un vidrio con agua dispuesto en la plataforma de carga cuando el aparato esté operando a la velocidad especificada para realizar el ensayo.

3.3 El Dispositivo de Medición de Carga Axial. El dispositivo de medición de carga axial podrá ser una celda electrónica de carga, celda hidráulica de carga, un anillo de carga, o cualquier otra unidad de utilizada para la medición de carga, que sea idónea para ofrecer la exactitud mencionada en este texto, pudiendo ser parte del aparato de carga axial. El dispositivo para determina la medida de carga axial debe ser capaz de establecer la carga axial con una precisión de 1% de la carga axial de falla. En caso que el dispositivo de medición de carga se ubique adentro de la cámara de compresión triaxial, podrá ser insensible a la magnitud de la presión de cámara y a las fuerzas horizontales.

3.4 La Cámara de Compresión Triaxial. La cámara de compresión triaxial poseerá una presión de cámara de trabajo similar a los valores obtenidos al sumar el esfuerzo efectivo de contrapresión y consolidación. Para ello se dispondrá de un plato superior y un plato inferior aislados por un cilindro. Dicha estructura cilíndrica puede estar fabricada en cualquier material que pueda resistir la presión. Se recomienda utilizar un material transparente o un cilindro provisto de canales (huecos) para estar a la mira del comportamiento de la muestra. El plato superior debe tener una válvula de aire para permitir que este pueda ser eliminado fuera de la cámara cuando esta se llene. El plato base tener una entrada por de ingreso para el líquido de presión a la cámara, así como guías de entrada a la base de la muestra brindando así la conexión al casquete (capa superior) y admitiendo la saturación y el drenaje de la muestra cuando sea necesario.

3.5 Pistón de Carga Axial.- El pistón de carga axial se diseña para que la variación en la carga axial por fricción no supere el 0.1% de la carga axial de falla y adquiera flexión lateral despreciable durante la carga. Este pistón debe atravesar el extremo superior de la cámara y su sello.

Nota: se sugiere usar dos bolas encasilladas alineadas para guiar el pistón para conservar la alineación y menguar la fricción.

Nota: para minimizar la flexión lateral, se han utilizado en laboratorios, pistones cuyo diámetro mínimo es igual a un sexto (1/6) del diámetro de la muestra.

3.6 Dispositivos de Control de Presión y Vacío. Estos dispositivos son idóneos para la aplicación y control de las cantidades de presión en un rango de ±2 kPa (0.25 lb/in2) para lograr presiones efectivas de consolidación inferiores a 200 kPa (28 lb/in 2) y en un rango de ±1% en presiones efectivas de consolidación superiores a 200 kPa. El mecanismo de control de vacío podrá aplicar y controlar vacíos parciales dentro de ±2 kPa. La unidad podrá consistir de Reguladores de Presión Neumáticos, Reguladores de Vacío, Presión Neumática Combinada, Vasijas con Mercurio Autocompensado o cualquier otro aparato que pueda controlar y aplicar presiones o vacíos parciales dentro de las tolerancias pretendidas. Estos ensayos pueden tener una duración de varios días, por ello, una interface de aire/agua no es recomendable para ningún sistema de cámara de presión o contrapresión.

3.7 Unidad Medidora de Presión y Vacío.- Los aparatos para realizar la medición de la presión de cámara, contrapresión y vacío tendrán la capacidad de medir presiones o vacíos parciales logrando tolerancias que se proveen en 3.6. Estos dispositivos están constituidos por Manómetros de Presión, Manómetros de Bourdon, Transductores de Presión Electrónicas o cualquier otra unidad capaz de medir la presión y el vacío parcial con la tolerancia mencionada. En caso de utilizar dispositivos por separado para medir la presión de la cámara y la contrapresión, cada dispositivo debe calibrarse de forma simultánea y con la misma fuente de presión, ya que las presiones de cámara y contrapresión son verificadas a mitad de altura de la muestra y será obligatorio adecuar la calibración de los dispositivos para mostrar en el sistema de presión de cámara y contrapresión, la cabeza hidráulica de fluidos

3.8. Durante el Corte No Drenado, la presión de agua de poros será cuantificada de forma que el agua que entre o salga de la muestra sea mínima. Para lograr esto, se requiere el empleo de un Dispositivo de Indicación Neutro o Transductor de Presión Electrónica. Al utilizar un Transductor de Presión Electrónico, la presión de agua de poros se leerá directamente, mientras que con un Dispositivo de Indicación Neutra, se puede controlar la presión de forma continua y ajustada de forma que se conserve un nivel constante en la interface de agua/mercurio en el módulo capilar calibrado. La presión necesaria para evitar el movimiento del agua debe ser igual a la presión de agua contenida en los poros. Ambos aparatos medidores deben tener una tolerancia para todas las partes ensambladas del sistema de medición de presión de agua de poros relativo en relación al volumen total de lo presente en la muestra, presentando así el requisito siguiente:

Nota Para desarrollar los requerimientos, la tubería entre la muestra y la unidad de medición, debe ser corta y de pared gruesa calibrada, cuyo material se sugiere que sea de Termoplástico, Acero Inoxidable, y Cobre, ya que estos se han usado con éxito.

3.9 Dispositivo Medidor de Cambio de Volumen. En la muestra, el volumen de agua que entra o sale de ella se mide con una exactitud dentro de ± 0.05% del volumen total de la muestra. La unidad utilizada para medir el volumen, normalmente es una bureta acoplada a la contrapresión pero se puede utilizar cualquier otra unidad que presente los requisitos de precisión. El dispositivo debe resistir la contrapresión máxima eficazmente.

3.10 Indicador de Deformación. La Deformación Vertical de la muestra se determina por lo general con el desplazamiento de pistón que ejerce la acción en el extremo superior de la muestra. El desplazamiento del pistón se calculará con una exactitud de al menos 0.25% de la altura total inicial de la muestra. El Indicador de Deformación presenta un rango de aproximadamente 20% de la altura inicial de la muestra y podrá ser un Transformador Diferencial de Variable Lineal (LVDT), un Indicador de Dial, Extensómetro o cualquier otra unidad que permita medir con los requisitos ya mencionados de rango y exactitud.

3.11 Casquete y Base del Espécimen. El casquete y la base de la muestra se perfilarán para proporcionar drenaje desde ambos extremos de la muestra. Tanto la base como el casquete, deben construirse de material no impermeable, rígido y no corrosivo; cada una de las partes mencionadas tendrá, una superficie de contacto redonda y plana, con los discos porosos y una sección transversal de forma circular, exceptuando la provisión de drenaje. Se sugiere que la masa del casquete de la muestra y el disco poroso superior sean lo más mínimo posible, sin embargo, la masa podrá ser máximo del 10% de la carga axial de falla. En caso de la masa ser mayor a 0.5% del total de la carga axial de falla que se aplica y superior a 50 g. (0.1lb), la carga axial tendrá que ser corregida para adecuarse a la masa del casquete superior de muestra y del disco poroso superior. El diámetro la base y el casquete, debe ser el mismo diámetro inicial de la muestra. La base de la muestra se conectará a la cámara de compresión triaxial para evitar movimientos laterales o la inclinanción, mientras el casquete de la muestra estará planteado de tal forma que la excentricidad del contacto casquete/pistón referente al eje vertical de la muestra no exceda los 1.3 mm (0.05 in.). El área de contacto del casquete y el extremo del pistón de la muestra se diseñarán para que la inclinación del casquete de la muestra sea mínima durante la prueba. El casquete y la superficie cilíndrica de la base que contacta la membrana para formar un sello debe ser lisa y estar libre de rayaduras o rasgados.

3.12 Discos Porosos.- Dos discos porosos rígidos se utilizarán para suministrar el drenaje a los extremos de la muestra. Para ello, estos discos deben tener un coeficiente de permeabilidad similar al de una arena fina (1×10-4 cm /s (4×10-5 in./ s)). Estos discos deben ser aseados periódicamente ya sea mediante el hervido y cepillado o con ultrasonido, y se examinarán para establecer si ellos están atorados.

3.13 Tiras de Papel Filtro y Discos. Las tiras de papel de filtro se han utilizado en muchos laboratorios para minimizar el tiempo necesario para la realización de las pruebas. Los discos de Papel de Filtro cuyo diámetro sea igual al diámetro de la muestra pueden ser dispuestos entre los discos porosos. Al utilizar tiras del filtro o discos, éstos deben ser de un tipo que no vaya a disolverse en el agua. El papel de filtro entonces, debe tener un coeficiente de permeabilidad que no debe ser inferior de 1×10-5 cm/s (4×10-6) para una presión normal de 550 kPa (80 lb/in.2). Se puede prevenir la tensión circular utilizando tiras de filtro que deben cubrir hasta el 50% de la periferia de la muestra.

3.14 Membrana de Caucho. La membrana de caucho usada para circunscribir la muestra, suministra protección contra fugas. Las membranas deben ser inspeccionadas minuciosamente previamente a ser utilizadas y serán desechadas ante cualquier defecto o falla claramente vidente. El diámetro de la membrana debe ser entre 90 y 95% del diámetro de la muestra, pues asó podrá brindar una restricción mínima a la muestra y el grosor de esta membrana no será mayor al 1% del diámetro de la muestra. Con los anillos “O” de caucho, se sellará la membrana a la base y el casquete de la muestra procurando que el diámetro interior no sujeto a esfuerzo oscile entre 75 y 85% correspondiente al diámetro de la base y el casquete, o utilizando otros medios que garanticen una sellado adecuado.

3.15 Válvulas. Los cambios de volumen ocasionados por apertura y cierre de las válvulas suelen ocasionar medidas erradas en los cambios de volumen y presión de agua de poros. Es por esto que las válvulas del sistema de drenaje de la muestra debe ser del tipo que provoca pequeños cambios de volumen como consecuencia de su funcionamiento. Puede asumirse que una válvula promueve un mínimo cambio de volumen si al momento de realizar la apertura o cierre de la válvula en un sistema de presión de agua de poros, saturado y cerrado no provoca un cambio de presión superior a 0.7 kPa (±0.1 lb/in.2). Todas las válvulas deben tener la capacidad de resistir sin fugas las presiones aplicadas.

Nota: Las válvulas de bola proveen mínimas características en el cambio del volumen; podrá ser usada cualquier otro tipo de válvula siempre y cuando presente características convenientes de cambios mínimos de volumen.

3.16 Dispositivos Medidores del Tamaño de la muestra. Los dispositivos uitilizados para establecer la altura y el diámetro de la muestra evaluarán las dimensiones correspondientes hasta ± 0.1% de la dimensión total, construyéndose de forma tal que al ser usados, no se perturbe la muestra.

Nota: se recomienda utilizar las cintas para medir la circunferencia de la muestra por encima de los calibradores que se utilizan para cuantificar el diámetro.

3.17 Registradores. El comportamiento de la muestra podrá grabarse de forma manual con grabadoras electrónicas digitales. Deben calibrarse los dispositivos de medición utilizando las entradas conocidas del registrador según las normas estándar, en caso de utilizar registradores electrónicos.

3.18 Extractor de Muestra. Los extractores de muestra tienen la capacidad de empujar el núcleo de la muestra de suelo fuera del tubo con velocidad uniforme, con la perturbación mínima de la muestra y se mantendrá la dirección de desplazamiento según ingresó la muestra en el tubo. Si el núcleo de la muestra suelo no es empujado en sentido vertical, cuidadosamente se debe evitar el esfuerzo de flexión por acción de la gravedad. Los contextos de tiempo al instante de extraer la muestra, pueden indicar la dirección de salida, lo importante es minimizar el grado de perturbación de la muestra.

3.19 Cronómetro. Es el dispositivo usado para controlar el tiempo. Permite verificar el tiempo transcurrido durante el desarrollo de la prueba, siempre próximo al segundo más cercano, siendo esto utilizado para conseguir los datos de consolidación.

3.20 Balanza. Para determinar la masa de ensayo se utiliza una balanza según lo dispuesto a los requerimientos de la Especificación D-4753. Esta debe tener una precisión (no estimación) de 0.1%.

3.21 Dispositivo Desaireador de Agua. El total de gas (aire) utilizado en la saturación de la muestra se reducirá al hervir, calentar y rociar dentro de un vacío, o por cualquier otro medio que alcance los requerimientos de saturación de la muestra siempre y cuando esté dentro de los límites dispuestos por el tiempo para realizar la prueba y la disponibilidad de la contrapresión máxima.

3.22 Ambiente de Prueba. El ambiente para la consolidación y la parte de corte del ensayo debe presentar fluctuaciones de inferiores a ± 4 °C (± 7.2 °F) en ausencia de contacto de forma directa con la luz del sol.

3.23 Dispositivos Adicionales. El corte de la muestra y las herramientas utilizadas para el corte, incluyendo caja de ingletes, moldes para preparar el espécimen compactado, sierra de alambre, membrana, torno vertical de corte, expandidor de anillos “O”, hojas de datos y latas para el contenido de humedad, se proporcionarán como requeridos.

Nota: En caso de encontrar partículas sobredimensionadas en la muestra se podrá realizar posteriormente un análisis de tamaño de partículas en de la muestra según el Método de Ensayo D-422 utilizado para la confirmación de la observación, proporcionando los hallazgos en el informe del ensayo.

4. Preparación de la Muestra para el Ensayo de Compresión Triaxial en Suelos Cohesivos

4.1 Tamaño del Espécimen. La muestra debe tener forma cilíndrica y su diámetro debe ser de mm o 1.3 pulgadas. Las dimensiones de altura o diámetro no variará en más de 5% del valor promedio, por tanto, la altura y diámetro promedio tendrán una relación entre 2 y 2.5. La partículas más grandes deben alcanzar dimensiones de hasta 1/6 del diámetro de la muestra. En caso de hallar a través de la observación visual presencia de partículas sobredimensionadas tras realizar el ensayo, se deberá reflejar en el Informe de Datos.

4.2 Muestras Inalteradas. La práctica D-1587 y otros procedimientos aceptados de tubo muestreador inalterado, indican el procedimiento para la toma de una muestra inalterada (natural) de las muestras de gran tamaño o de muestras aseguradas. Las muestras se almacenan y trasladan según las prácticas para las muestras de Grupo C contempladas en la Práctica D-4220. Podrán ser ensayadas sin arreglo, muestras obtenidas a través de tubo muestreador, excepto los cortes en los extremos de la superficie plana, ubicada perpendicularmente al eje vertical de la muestra, evitando que los rasgos del suelo sean tales que no resulte después del muestreo, ninguna perturbación. La muestra, debe manipularse cuidadosamente con el objeto de disminuir perturbaciones, producir modificaciones en la sección circular o alteraciones en la cantidad de agua. En caso de algún tipo de perturbación significante, sea por compresión o por otra razón, se procederá a

cortar el tubo muestreador, ya sea en sentido longitudinal o en secciones convenientes que faciliten la salida de la muestra causando la menor perturbación posible. Las muestras deben prepararse en espacios donde la humedad sea alta y controlada y donde sea posible el menor contenido de agua en la muestra de suelo. Una vez realizado el corte, cuidadosamente se deben llenar los espacios dejados en la superficie de la muestra con suelo remoldeado, así como también, deben retirarse fragmentos pequeños de piedras o material desmenuzado.

Puede utilizarse un torno de corte vertical para disminuir el diámetro de la muestra al requerido, en caso de haber sido arreglada con alguna mínima perturbación. Una vez obtenido el diámetro establecido, se dispone la muestra en una caja de inglete y se corta a su altura final utilizando una sierra de alambre o cualquier aparato de corte. La superficie de la muestra, luego se debe recortar con regla de acero, y se debe someter a uno o dos procedimientos para establecer cantidad de agua hasta obtener el valor establecido el método D2216.

Se deben utilizar los dispositivos mencionado en 3.16 y 3.20 para establecer la masa y las dimensiones de la muestra. Al menos deben realizarse tres medidas de diámetro y tres medidas de altura para determinar sus respectivos promedios.

4.3 Muestras Compactados. Los suelos utilizados para muestras compactadas, deben mezclarse varias veces con agua hasta obtener la cantidad de agua contenida en muestra ya establecida. Debe tenerse presente que al menos, 16 horas antes de la compactación, debe agregarse el agua a la muestra en un recipiente cerrado. Las muestras compactadas pueden prepararse compactando al menos seis capas de material, utilizando para ello un molde partido de sección trasversal circular, que debe tener las medidas mencionadas en 4.1. Se puede alcanzar la densidad requerida comprimiendo la muestra por dos vías: comprimiendo cada capa de material en el molde hasta el volumen conocido o adecuando el número de capas y cantidad de golpes por capa y la fuerza requerida para la compresión. La cara superior de la muestra, debe ser escarificada. Cuando se agregue la siguiente capa. Para comprimir el material, el pisón usado debe tener un diámetro menor o igual a la mitad del diámetro del molde. Luego de crear la muestra, debe sacarse del molde, tomando este por los extremos perpendiculares dispuestos a lo largo del eje vertical, para establecer la masa y dimensiones de la muestra utilizando los aparatos descritos en 3.16 y 3.20. Según el Método de prueba D-2216, se deben realizar uno o más cálculos de contenido de agua en el material excedente utilizado para la muestra.

Nota: es posible que el peso unitario de la muestra sea menor al peso de la muestra en el molde una vez retirada de éste. Esto sucede por la expansión de la muestra una vez extraída del confinamiento lateral provocado por el molde.

5.- Montaje de la muestra para Compresión Triaxial en Suelos no Cohesivos

5.1 Preparación. Antes del desarrollo del montaje de la muestra en la cámara del triaxial, deben realizarse las preparaciones siguientes:

5.1.1 Verificar presencia de fallas, agujeros causados por alfiler y/o goteras en la la membrana de caucho

5.1.2 Disponer la membrana en el expandidor, en caso de ser enrollado en la muestra, la membrana debe enrrollarse en el casquete y la base.

5.1.3 Verificar que tuberías de drenaje y discos porosos de la muestran, no estén obstruidos dejando pasar libremente aire o agua por medio de las líneas adecuadas.

5.1.4 Unir medidor de volumen y el dispositivo medidor de presión de agua de poros junto al sistema de control de presión, con la base de la cámara.

5.2 El montaje de la muestra utilizara el método apropiado, como sigue en 5.2.1 o 5.2.2, obedeciendo si la parte de saturación del ensayo iniciará con un sistema de seco o húmedo. El procedimiento de montaje seco es altamente sugerido para las muestras cuya saturación inicial sea menor a 90%. La manera de montaje en seco, extrae aire justo en el punto donde se comienza a agregar contrapresión (back-pressure) y minimiza la necesidad de contrapresion (back-pressure) para lograr obtener un tanto por ciento de saturación óptimo.

Nota: se sugiere que el método de montaje seco sea utilizado en muestras de suelos que se expanden fácilmente al estar en contacto con el agua. Si el procedimiento de montaje húmedo es utilizado en algunos suelos, se debe hallar las dimensiones de la muestra una vez haya sido monta. Para esos casos, es imperativo establecer una membrana de doble espesor o tiras de papel de filtro húmedas (en caso de usarlas), altura combinada de la base, del casquete y los discos porosos (incluido el grosor de discos del filtro, de ser utilizados) con el fin de una vez hallados los valores, sean restados a las medidas.

5.2.1 Procedimiento de Montaje Húmedo:

5.2.1.1.- Llene con agua desaireada las líneas de drenaje de la muestra y el aparato usado para medir la presión de agua dentro del poro.

5.2.1.2.- Llenar los discos porosos hirviéndolos en agua para durante al menos 10 minutos, dejando que enfríe a temperatura ambiente.

5.2.1.3.- Disponer un disco poroso saturado en la base de la muestra y luego de retirar toda el agua libre en el disco, colocar la muestra encima del disco. Acto seguido, disponga otro disco poroso en la cara superior de la muestra, verificando que esta y los discos porosos estén centralizados.

Nota: al emplear los discos de papel filtro, estos deben ser sumergidos en agua previa colocación a la muestra.

5.2.1.4.- En caso de utilizar tiras de papel filtro o una caja de papel filtro (fig.2), antes de ser colocados encima de la muestra, estos deberán ser saturados con agua. Con el fin de prevenir esfuerzos tangenciales no debe cubrirse más del 50% de la periferia de la muestra con las tiras verticales de papel de filtro.

5.2.1.5.- Continuar con 5.3.

5.2.2. Procedimiento de Montaje Seco:

5.2.2.1. Secar el sistema de drenaje de la muestra utilizando un flujo de aire seco justo al momento de montar la muestra.

5.2.2.2. Los discos porosos deben secarse en un horno y posteriormente, deben ser colocados en un desecador para llevar su temperatura a la del ambiente al momento de montar la muestra.

5.2.2.3. Disponer en la base de la muestra un disco poroso seco. Luego, otro disco con las mismas características en la cara superior de la misma. Verificar que la cara superior, discos porosos y muestra estén ubicados en el centro de la base de muestra.

Nota: pueden colocarse los discos de papel de filtro entre la muestra y el disco poroso.

5.2.2.4. Cuando se utilicen tiras de papel filtro una caja de papel filtro (fig.2), se deben disponer bien sea la caja o las tiras de papel filtro, en piezas pequeñas de cinta tanto en la parte superior e inferior de la muestra.

5.3. Disponer la membrana de caucho alrededor de la muestra, posteriormente, sellar la capa de base con un par de anillos “O” de caucho en cada extremo. Una delgada capa de grasa de silicona se debe aplicar en las superficies longitudinales del casquete y la base, lo que facilitará el sellado de la membrana. En caso de utilizar papel de filtro, debe evitarse aplicar grasa en las superficies que entran en contacto con el papel de filtro.

5.4.- Ajustar la línea de drenaje de la parte superior sin dejar de lado la verificación de la alineación de la muestra con el casquete. Al emplear el método de montaje seco, debe emplearse vacío parcial cercano a 35 kPa (5 lb / in.2), cuidando de no sobrepasar el esfuerzo de consolidación de la muestra a través de la línea de drenaje superior, antes del chequeo de la alineación. En caso de alguna particularidad, se debe soltar el vacío parcial, alinear el casquete y la muestra para posteriormente aplicar el vacío parcial nuevamente. En caso de emplear el procedimiento de montaje húmedo, puede chequearse y adecuar el alineamiento entre el casquete y la muestra sin ser necesario el vacío parcial.

6. Procedimiento para calcular Compresión Triaxial en Suelos Cohesivos

6.1 Previamente a la Saturación. Una vez ensamblada la cámara triaxial, deben realizarse las operaciones siguientes:

6.1.1 Contactar el pistón de carga axial con el casquete de la muestra de manera paulatina, ya que es de esa forma que se garantiza el asentamiento adecuado y la correcta alineación entre el pistón y el casquete. Se debe tener cuidado de no aplicar la carga axial a la muestra sin exceder 0.5% de la carga considerada de falla durante este procedimiento. Se debe registrar la lectura del indicador de deformación cuando el pistón entra en contacto.

6.1.2 Debe efectuarse cuidadosamente el llenado de la cámara con líquido a fin de prevenir el entrampamiento de aire o presencia de espacios vacíos en la cámara.
6.2 Saturación. El fin de esta fase es saturar la muestra, es decir, llenar los espacios dentro de ella con agua o permitiendo la expansión de la muestra. Dicha saturación, por lo general, se realiza ejerciendo contrapresion al agua dentro de los poros de la muestra, saturando el sistema al conducir aire interior en la solución por dos vías: 1) aplicando vacío a la muestra y al sistema de drenaje seco, sin dejar de lado los dispositivos de presión de poros, líneas, cajas, discos y tiras de filtro, dejando recorrer el agua desaireada a través del sistema de la muestra mientras se mantiene el vacío; 2) saturando el sistema de drenaje por ebullición de los discos porosos en el agua y dejando que discurra el agua en la muestra antes de su montaje. Es importante tener presente que la colocación de aire dentro de la solución es un aspecto que requiere tanto del tiempo como de la presión. Es importante eliminarla mayor cantidad de aire como sea posible previo a la aplicación de la contrapresión, ya que esto reducirá la cantidad de aire que necesaria dentro de la solución y también restringirá la contrapresión necesaria para la saturación. Utilizar agua desaireada reduce el tiempo y contrapresión mínima establecida para la saturación de la muestra. Adicionalmente, el aire que permanece en la muestra o el sistema de drenaje antes de la aplicación de la presión, ingresa más rápido en la solución cuando se utiliza agua desaireada. Se han desarrollado diversos procedimientos para alcanzar la saturación, sugiriéndose los siguientes:

6.2.1 Comienza con el Sistema de Drenaje Primeramente Seco. Se debe aumentar el vacío parcial que actúa en la muestra por encima del máximo vacío posible. Debe aplicarse un vacío parcial más bajo a la cámara cuando el esfuerzo efectivo de consolidación es menor que el vacío parcial máximo. La principal diferencia existente entre el vacío parcial aplicado a la muestra y la cámara jamás excederá el esfuerzo efectivo de consolidación determinado para el ensayo, siendo este, menor a 35 kPa (5 lb/in.2), ya que así se permite el flujo a través de la muestra.
Luego de diez minutos aproximadamente, se debe permitir que percole o filtre el agua desaireada desde la parte inferior hasta la parte superior manteniendo un vacío diferencial inferior a 20 kPa (3 lb/in.2).

6.2.1.1 Constantemente debe estar presente en la parte inferior de la muestra un esfuerzo efectivo positivo de 13 kPa (2 lb/in. 2) como mínimo durante el desarrollo de esta parte del procedimiento. Al aparecer en la bureta conectada a la parte superior de la muestra agua, debe cerrarse la válvula en la parte inferior de la muestra. Posteriormente, se debe reducir el vacío que interviene sobre la muestra por medio de la bureta de presión atmosférica, aumentando simultáneamente la presión de la cámara cantidades similares. Debe desarrollarse gradualmente este procedimiento para que sean iguales la diferencia entre el valor de la presión de poros en la inferior de la muestra y la valor de la presión en los poros en la parte superior de la muestra. Una vez se estabiliza la presión en la parte inferior de la muestra, se procede a la contrapresión de agua dentro de los poros de ésta como se ha descrito en 6.2.3. Para cotejar la paridad de presión, deben cerrarse las válvulas de drenaje de la muestra y medir el cambio de presión en el poro hasta que se haya estabilizado. Podrá asumirse que la presión está estabilizada cuando el cambio es inferior al 5% de la presión de la cámara.

6.2.2 Comenzando con el Sistema de Drenaje Primeramente Saturado. Una vez se ha llenado la bureta conectada a la parte superior de la muestra con el agua desaireada, se aplica una presión de cámara de 35 kPa (5 lb / in.2) o menor y se procede a la apertura de las válvulas de drenaje de la muestra. Una vez, en los poros de la parte inferior de la muestra, la presión es estable, como ha sido descrito en 6.2.1, o cuando se ha estabilizado la lectura en la bureta, se puede iniciar a aplicar la contrapresión al agua de poros de la muestra.

6.2.3 Empleando Contrapresión. De forma paralela debe aumentarse la presión de la cámara y la contrapresión con válvulas de drenaje en posición de apertura dirigidas hacia la muestra; esto con el fin de que el agua desaireada fluya dentro de la muestra desde la bureta hasta la parte superior e inferior de ésta. Con el fin de prevenir pre-esfuerzos indeseados en la muestra durante la aplicación de la contrapresión, las presiones aplicadas se irán incrementando con lapsos adecuados de aumento con el fin de facilitar la equivalencia en la presión de todos los poros de la muestra. La cantidad de presión en cada aumento podrá comenzar los 35 kPa (5 lb/in.2) llegando incluso hasta 140 kPa (20 lb/in.2); esto dependerá de la magnitud del esfuerzo efectivo de consolidación deseado y de la cantidad de saturación de la muestra antes de la adición de aumento. No debe excederse de 35 kPa cuando se incremente la presión de la cámara y la contrapresión en la muestra durante el procedimiento. Cuando las presiones son constantes, la diferencia entre la contrapresión y la presión en la cámara deben ser ± 5% cuando se incrementan dentro de ± 2%. Para corroborar la igualdad luego de la aplicación de un incremento de la contrapresión posterior a la aplicación de la contrapresión, se deben cerrar las válvulas de drenaje de la muestra y medir el cambio en la presión de los poros en un lapso un minuto. Puede añadirse o tomarse una medida del parámetro de presión de poros B (según 6.2.4) con el fin de determinar si la saturación está completa cuando el cambio en la presión de poros es menos del 5%. Se considera que las muestras están saturadas cuando el valor de B es igual o mayor a 0.95 o cuando B se mantenga semejante con el aumento de contrapresión.

6.3 Consolidación. El fin de la fase de consolidación en este ensayo, es permitir que la muestra alcance equilibrio en un estado de drenado tras el esfuerzo efectivo de consolidación, lo que requiere una fuerza determinada. Durante la consolidación, las cifras son obtenidas para ser utilizadas en el cálculo de la velocidad de deformación, que se utilizará en la parte de corte del ensayo.

6.4 Corte. La presión en la cámara debe mantenerse constante cuando avanza el pistón de carga axial hacia el casquete de la muestra durante el corte, utilizando para ello el criterio de carga de la deformación axial controlada. No se permite el drenaje de la muestra durante este procedimiento.

6.5 Remoción de la muestra: una vez se ha completado el corte, se debe retirar la carga axial y disminuir la presión de la cámara y la contrapresión al cero.

7. Expresión de Resultados

7.1 Propiedades Preliminares de la muestra. Utilizando la masa seca total de la muestra, se procede a calcular y registrar el contenido de agua preliminar, el volumen de sólidos, analogía de vacíos iniciales, tanto por ciento de saturación inicial y peso seco unitario inicial. El cálculo de los valores del volumen de la muestra, se realizan según 4.2 o 4.3. Se debe dividir la masa seca de la muestra entre la gravedad específica de los sólidos y el valor obtenido, se debe dividir por la densidad del agua para obtener el cálculo del volumen de sólidos. Para calcular la relación de vacíos, se divide el volumen de vacíos entre el volumen de los sólidos; aquí, el volumen de vacíos se asumirá como la diferencia entre el volumen de los sólidos y el de la muestra. La densidad seca se calculará dividiendo la masa seca de la muestra entre el volumen de ésta.

7.2 Propiedades de la muestra tras la Consolidación. Para esto, se debe calcular el área de la muestra y la altura posterior a la consolidación.

Compresion triaxial de suelos no cohesivos ASTM D7181-2020

1. Alcance y campo de aplicación

1.1 Esta forma de ensayo comprende el cálculo de las relaciones entre resistencia y tensión-deformación unitaria en muestras de suelo intacto o reconstruido que tengan forma cilíndrica. Las muestras se apuntalan y cortan en compresión en presencia de drenaje, con deformación axial a velocidad constante (controlada por deformación).

1.2 Este ensayo pronostica la determinación de tensiones principales y compresión axial a través de la deformación axial, medición de carga axial, y cambios en el volumen.

1.3 Este método de testeo provee datos útiles para determinar las propiedades de resistencia y deformación como las que ofrecen las envolventes de resistencia Mohr. Frecuentemente, se prueban tres muestras a diferentes parámetros de tensión de consolidación efectivas con el objetivo de definir una envolvente de resistencia. El ingeniero es quien especifica las tensiones al solicitar la prueba. Para cada tensión de consolidación se desarrolla una prueba y cada prueba requiere e una nueva muestra.

1.4 La prueba de este método de ensayo puede tardar semanas al realizarse en suelo cohesivo.

1.5 El cálculo de los sobres de resistencia y el desarrollo de relaciones para ayudar a interpretar y evaluar los resultados de las pruebas deben ser realizadas por el profesional experimentado y calificado para esta actividad, ya que esto se encuentra fuera del alcance de este ensayo.

1.6 Los datos obtenidos y calculados se ajustarán según lo dispuesto en los lineamientos para redondeo de dígitos significativos mencionados en la Práctica D6026.

1.6.1 Las operaciones usadas para especificar la manera de recopilación, cálculo y registro de datos según esta norma, son consideradas el estándar de la industria. Adicionalmente, son representativos de las cifras significativas que generalmente deben conservarse. Las formas usadas no toman en cuenta en cuenta variaciones materiales, puesto que el objetivo es la obtención de datos, estudios de propósito especial y cualquier comedimiento para los objetivos planteados por los usuarios; es usual incrementar o disminuir las cifras significativas de los datos informados, con el fin de ser proporcionales a las mencionadas consideraciones. Considerar cifras significativas en el desarrollo de los métodos de análisis para el diseño de ingeniería se encuentra fuera del alcance del estándar de este ensayo.

1.7 Unidades: los valores mostrados en las unidades SI se consideran estándar. Las unidades de pulgada-libra reflejadas entre paréntesis, son modificaciones matemáticas, solamente proporcionadas con fines informativos, por lo que no se consideran estándar. El registro en unidades distintas del SI de los resultados de los ensayos no se considerará no conforme con este método de ensayo.

1.7.1 El sistema gravitacional de las unidades de pulgada-libra es utilizado cuando se trata de unidades de pulgada-libra. Para este sistema, la libra (lbf) representará la unidad de fuerza (peso), sin embargo, no se proporciona la unidad de masa a menos que se trate de cálculos dinámicos (F – ma).

1.7.2 Pueden ser utilizadas en simultaneo, libras para representar tanto una unidad de masa (lbm) como de fuerza (lbf), ya que esto es una práctica común entre los ingenieros, combinando de forma implícita dos sistemas separados de unidades: el sistema gravitacional y el sistema absoluto. Dentro de un solo estándar, es científicamente indeseable realizar la combinación en la práctica, de dos conjuntos separados de unidades de pulgada-libra. Este estándar contempla el sistema gravitacional de unidades de pulgada-libra, dejando de lado la unidad destinada a la masa. Utilizar balanzas o básculas que registran libras de masa (lbm) o la densidad de registro en lb/pie³ no se considera que acate esta norma.

1.7.3 las palabras densidad y peso unitario son utilizadas con frecuencia de manera indistinta. El peso unitario es la fuerza por unidad de volumen mientras la densidad representa la masa por unidad de volumen. La densidad estándar se expresa sólo en unidades SI. Una vez hallada esta última, el peso unitario se determina en unidades SI o pulgadas-libra, o ambas.

1.8 Pueden implicarse operaciones, materiales y equipos peligrosos en esta norma. Aunque no pretenda abordar todos los aspectos de seguridad, si existen algunos aspectos asociadas con su uso. El usuario de esta norma es responsable de instaurar prácticas adecuadas de seguridad, salud y medio ambiente, mediante la aplicabilidad de las limitaciones contempladas en los reglamentos antes de su uso.

1.9 Esta norma de carácter internacional ha sido elaborada según los principios internacionales reconocidos sobre normalización, instituidos por el Comité de Obstáculos Técnicos al Comercio (OTC) de la Organización Mundial del Comercio en la Decisión sobre principios para el desarrollo de normas, guías y recomendaciones internacionales.

2. Referencia

Para este ensayo triaxial, se tienen de referencia las Normas ASTM:

D653 Terminología vinculada con la roca, el suelo, y los fluidos contenidos
D854 Procesos de prueba en sólidos del suelo por el picnómetro de agua para la gravedad específica.
D1587 Práctica con fines geotécnicos para el muestreo de tubos de pared delgada en suelos de grano fino.
D2216 Procedimientos de ensayo para calcular del contenido de agua (humedad) del suelo y la roca por masa en el laboratorio.
D2435 Métodos de ensayo usando carga incremental para determinar las propiedades de consolidación unidimensionales de los suelos.
D2487 Práctica para clasificar, con fines de ingeniería, los suelos (Sistema Unificado de Clasificación del Suelo).
D3740 Práctica para utilización, en el diseño y construcción en ingeniería, de requerimientos mínimos para agencias que desarrollen pruebas y/o inspección de suelo y roca.
D4220 Prácticas para el traslado y conservación de muestras de suelo.
D4318 Métodos de prueba para determinar índice de plasticidad, límite de líquido, y límite de plástico en los suelos.
D4753 Guía de evaluación, selección y especificidad de saldos y masas estándar para ser utilizados en ensayos de suelo, roca o materiales para la construcción.
D4767 Método de ensayo para es test de compresión triaxial no consolidada en suelos cohesivos.
D6026 Práctica para el uso de cifras significativas en datos con fines geotécnicos.
D6913 Procedimiento de ensayo para suelos, mediante el análisis de tamiz para la distribución del tamaño de partículas (Gradación).
D7263 Métodos de prueba para el cálculo de la densidad (peso unitario) de muestras de suelo en laboratorio.
D7928 Procedimiento para el ensayo en suelos de grano fino para determinar la distribución de tamaño de partícula (Gradación) usando el análisis de sedimentación (hidrómetro).

3. Aparatos para realizar Compresión Triaxial en Suelos no Cohesivos

3.1 Los equipos requeridos para realizar las pruebas satisfactorias se mencionan a continuación:

3.2 Módulo de carga axial.

3.3 Aparato de medición de carga axial.

3.4 Cámara para la compresión triaxial.

3.5 Pistón de carga axial.

3.6 Aparato para el control de presión y vacío.

3.7 Herramienta de medición de presión y vacío.

3.8 Equipo para la medición en cambios de volumen.

3.9 Indicadores de deformación.

3.10 Tapa y base de la muestra de suelo.

311 Tiras de papel de filtro

3.12 Discos porosos

3.13 Válvulas

3.14 Membrana de goma

3.15 Unidades de medición del tamaño de la muestra

3.16 Registradores de hallazgos

3.17 Equilibrador

3.18 Temporizador

3.19 Entorno de prueba

3.20 Dispositivo de desaireación de agua

3.21 Diversos equipos

4. Método de Compresión Triaxial en Suelos Cohesivos

4.1 Previo a la saturación: una vez ensamblada la cámara triaxial, deben realizarse las operaciones siguientes:

4.1.1 Una vez sea posible, contactar varias veces para permitir un asentamiento adecuado y alineación entre el pistón de carga axial y la tapa de la muestra. Debe tenerse cuidado de no aplicar una carga axial a la muestre que supere 0.5% del estimado de carga axial en el momento de falla, en el desarrollo de este procedimiento. Registrar la lectura del indicador de deformación, una vez el pistón contacte con la muestra.

4.1.2 Colmar la cámara con el líquido, procurando no atrapar aire o dejar espacios de aire en la cámara.

4.2 Saturación: el fin último de esta fase es llenar todos los espacios vacíos en la muestra con agua sin pretensado que la altere, permitiendo que ésta se hinche o se produzca la migración de granos finos. La saturación, por lo genral, se alcanza ejerciendo contrapresión al agua de los poros de la muestra lo que conduce el aire a la solución luego de saturado el sistema a través de: 1) aplicación de vacío a la muestra y secado del sistema de drenaje (discos porosos, líneas, unidad de presión de poros, discos, tiras de filtro o jaulas) para luego permitir el paso del agua desaireada por todo el sistema y la muestra mientras en presencia de vacío; o 2) saturar el sistema de drenaje al hervir el disco poroso en agua y dejando para así el agua a través del sistema previo al montaje de la muestra. Es importante denotar que colocar el aire en una solución es una función relacionada con el tiempo y la presión. Por tal motivo, al eliminar la mayor cantidad de aire posible previo a la aplicación de la contrapresión, se reducirá la cantidad de aire que deba colocarse en una solución y por ende, se reducirá la contrapresión necesaria para alcanzar la saturación. Adicionalmente, el aire que queda, tanto en la muestra como en el sistema de drenaje, en el momento justo antes de volver a aplicar la presión, será disuelto con mayor facilidad si se usa agua desiareada en la saturación. A su vez, el uso de agua desaireada reduce el tiempo y la contrapresión requerida para lograr la saturación. Se han descritos infinidad de procedimientos para alcanzar la saturación. A continuación, los sugeridos:

4.2.1 Se debe iniciar con el sistema de drenaje seco: incrementando desde el vacío parcial hasta el vacío máximo disponible sobre la muestra. Si durante la consolidación, la tensión es menor que el vacío parcial máximo, se debe aplicar un vacío menor a la cámara. La diferencia entre el vacío parcial aplicado a la muestra y la cámara no deberá sobrepasar el esfuerzo de consolidación efectivo para el ensayo y no será menor a 35 kPa (5 lbf / pulg.2) permitiendo el paso a través de la muestra. Debe dejarse que el agua se filtre desde la parte inferior a la parte superior de la muestra en al menos 10 minutos (Nota 15).

4.2.1.1 En la parte inferior de la muestra durante esta parte del ensayo, es recomendable que haya un estrés efectivo positivo que sea de al menos 13 kPa (2 lbf/pulg.2). Al aparecer agua en la bureta conectada a la parte superior de la muestra, debe cerrarse la válvula ubicada en el fondo de la muestra y llenar con agua desaireada la bureta. Acto seguido, reducir el vacío que actúa sobre la muestra por medio de la bureta a un valor cercano a la presión atmosférica mientras de forma simultánea, se incrementa la presión de la cámara en una cantidad similar. Este procedimiento se debe realizar de forma lenta, de manera que la diferencia entre la presión de poro medida en la parte inferior de la muestra y la presión en la parte superior pueda igualarse. Una vez estabilizada la presión de poro en la parte inferior de la muestra, debe procederse con la contrapresión como se describe en 4.2.3. Para comprobarlo, cerrar las válvulas de drenaje de la muestra y medir el cambio de presión de poro hasta que se logre la estabilidad estabilice durante 2 minutos como mínimo. En caso de cambio por debajo de 5% de tensión efectiva, se puede suponer que la presión del poro está estabilizada.

NOTA 15: la percolación puede no ser requerida en arcillas saturadas, y puede agregarse agua de forma simultánea en la parte superior e inferior de la muestra.

4.2.2 Se inicia con un sistema de drenaje inicialmente saturado, luego, llenar la bureta conectada a la parte superior de la muestra con agua desaireada y aplicar presión a la cámara de 35 kPa (5 lbf / pulg.2) o menor y abrir la válvula de drenaje de la muestra. Una vez estabilizada la presión de poro en la parte inferior de la muestra cómo se describe en 4.2.1.1, o cuando se estabiliza la lectura de la bureta, iniciar la contrapresión en la muestra dejando pasar el agua hacia los poros.

4.2.3 Aplicación de contrapresión: aumentar de forma simultánea en la cámara la contrapresión abriendo las válvulas para que el agua desaireada de la bureta pueda pasar a través de la muestra. Para prevenir un pretensado innecesario en la muestra mientras se emplea la contrapresión, el incremento de presión debe aplicarse paulatinamente permitir el ajuste de presión en el agua intersticial de toda la muestra. La cantidad de presión en cada aumento oscilará entre 35 kPa (5 lbf/pulg.2) hasta 140 kPa (20 lbf/pulg.2), y la magnitud de la tensión de consolidación eficaz va a depender de la tensión de consolidación efectiva requerida, si se establece que una muestra está saturada cuando el valor de B es mayor o igual a 0,95, o si B se mantiene sin cambios con el incremento de contrapresión. El parámetro B podrá ser comprobado luego de la etapa de consolidación.

NOTA 16: a pesar que el parámetro B de presión de poro es utilizado para calcular la saturación óptima, el valor B podrá reflejar la rigidez del suelo. En caso de saturación de la muestra de 100%, el valor B a la medición se reducirá con incremento de la rigidez del suelo. Así, al examinar muestras de suelo rígido, el valor B del 95% o inferior, es indicio de saturación que se aproxima al 100%.

NOTA 17: La contrapresión requerida para alcanzar la saturación óptima de una muestra puede ser más elevada para el método de montaje en húmedo que para el método de montaje en seco, ya que extraer el aire previo a la contrapresión de saturación y alcanzando 1400 kPa (200 lbf/in.2) confiere una dificultad añadida al procedimiento.

4.2.4 Cálculo del parámetro de presión de poro B. Para establecer el valor de la presión de poro Parámetro B según 4.2.4.1 hasta 4.2.4.4, se define el parámetro mediante la ecuación donde ∆u = variación en la presión de poro de la muestra que sucede con el cambio de la presión en la cámara al estar cerradas las válvulas, y ∆σcp = cambios de presión isotrópica en la presión interna de la cámara.

4.2.4.1 Cerrar las válvulas de drenaje de la muestra, registrar el poro presión e incrementar la presión de la cámara. Generalmente, un incremento de 70 kPa (10 lbf/in.2) es el utilizado.

4.2.4.2 Luego de dos minutos aproximadamente, debe determinarse y registrarse el valor máximo inducida en la presión de poro. En muchas muestras, la presión de los poros es posible que disminuya tras la inmediata respuesta y luego incrementar levemente con el paso del tiempo. De ocurrir esto, los valores de ∆u deben perfilarse con el tiempo y el asintótico de presión de poro usada como la modificación en la presión de poro. Un aumento significativo de ∆u con el tiempo o cifras de ∆u superiores que ∆σ3 señalan una fuga de fluido en la muestra. En valores decrecientes de ∆u con el tiempo pueden señalar fuga en el sistema de medición de la presión intersticial dispuesto en la parte externa de la cámara.

4.3 Isotrópico de consolidación (CID): la intención detrás de la fase de consolidación en el ensayo es dejar que la muestra logre equilibrio en un estado drenado de consolidación positiva, para el que se requiere una determinada resistencia. En el proceso de consolidación, los datos se obtienen para utilizarse en el cálculo de cuándo la consolidación es completa y para determinar una tasa de tensión para ser usada en la parte de corte del ensayo.

4.4 Consolidación anisotrópica (CAD): en caso de que se requiera, la muestra se puede cargar con el aparato de carga axial. Esta etapa es posterior al isotrópico de consolidación y necesita que las líneas de drenaje y la cámara abiertas en el desarrollo de la consolidación anisotrópica. Ciertos dispositivos pueden necesitar la interacción activa por parte del operador para conservar la carga constante previo a la carga axial. Una vez alcanzada la tensión vertical especificada, la carga axial debe permanecer constante.

4.5 Cizalla: en esta fase, la presión de la cámara debe mantenerse constante mientras avanza el pistón de carga axial contra la tapa de la muestra usando como criterio de carga, deformación axial controlada. Es viable el drenaje de la muestra durante cizalla, apreciando los cambios de volumen en la bureta. La falla se alcanza paulatinamente para que la presión excesiva en el poro sea disipada en circunstancias de drenaje.

Fuentes

Norma Astm d4767-20 Ensayo triaxial de compresión para suelos consolidados no drenados.
Norma ASTM D7181-2020 Ensayo de compresión triaxial para suelos consolidados drenados.