Doctorado en Ingeniería - Geotecnia

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Comportamiento mecánico de suelos grueso granulares de origen aluvial
(2018-06-12) Nanclares Arango, Francisco Javier
El comportamiento mecánico de suelos grueso granulares de origen aluvial fue estudiado mediante ensayos de corte directo consolidado drenado y ensayos triaxiales a compresión a gran escala. Se propuso que la evolución granulométrica que estos depósitos exhiben durante su formación hasta la fecha de intervención, puede ser representada por los grupos de tamaño de partículas propuestos por el sistema unificado de clasificación de suelos. Para los ensayos de corte directo el área de corte fue 0.5m2, y la dimensión de las probetas de los triaxiales fue 0.3m de diámetro y 0.6m de altura. Se realizaron 39 ensayos de corte directo en laboratorio y cuatro en campo, y 21 triaxiales en laboratorio. Los ensayos de corte directo in situ se realizaron sobre probetas labradas a mano en el lugar, manteniendo la granulometría original. Para los ensayos de laboratorio las muestras fueron preparadas con diferentes granulometrías y tamaño máximo de partícula de 76mm. La densidad de las muestras fue diferente en cada tipo de ensayo, la utilizada en los de corte directo era similar a la densidad in situ y aproximadamente un 10% mayor que la densidad de las muestras utilizadas en los ensayos triaxiales. Con base en los resultados de los ensayos de corte directo se proponen ecuaciones lineales y no lineales para representar la resistencia al corte en función de la tensión normal para diferentes granulometrías. Los resultados de los ensayos triaxiales, permiten elaborar ecuaciones para reproducir el comportamiento mecánico con base en las tensiones principales. Para ambos tipos de ensayo se presentan ecuaciones empíricas para estimar el ángulo de fricción y la cohesión con base en tamaños característicos y coeficientes de la distribución granulométrica del suelo. Finalmente se proponen ecuaciones empíricas para estimar el valor de estos parámetros con base en el concepto de proporción volumétrica de bloques de roca utilizado en los estudios de Bimsoils. El resultado del trabajo es una herramienta práctica que puede utilizarse en etapas iniciales de diseños cuando no es posible realizar ensayos sobre muestras representativas.
Efectos de los ciclos de carga – descarga y humedecimiento – secado en el comportamiento geomecánico de rocas lodosas de los Andes Colombianos
(2011-06) Torres Suárez, Mario Camilo
Las rocas lodosas de los Andes Colombianos, en particular aquellas con bajo grado de cementación, son excepcionalmente susceptibles a degradarse, cuando se someten a cambios en condiciones medioambientales y en consecuencia son muy problemáticas en trabajos de ingeniería. La investigación desarrolla técnicas de laboratorio novedosas para simular acciones medio ambientales y monitorear cambios en propiedades físicas y geomecánicas, de manera que se conozcan los efectos reales que dichas acciones pueden tener en la competencia del material, desde un punto de vista ingenieril. Para ello se adelantó un trabajo intenso de caracterización físico – químico – mecánica y composicional del material, se elaboraron y ejecutaron diseños y montajes experimentales, en los que se implementaron las técnicas del Equilibrio de Vapor (VET), para imponer ciclos de humedecimiento – secado, mediante cambios controlados en humedad relativa (ciclos de succión), y ciclos de carga – descarga, mediante ensayos triaxiales, a través de los cuales se registraron cambios en propiedades esfuerzo – deformación, utilizando transductores de velocidades de ondas acústicas, técnica ultrasónica, acoplados a la máquina de compresión. Dentro de los resultados más relevantes, se determinaron los principales mecanismos de falla de rocas lodosas, que se desarrollan inicialmente en la escala microscópica, exhibiendo tanto degradación física como química; también se determinó la reducción progresiva en resistencia y rigidez, la primera hasta el 100% y 60%, y la segunda hasta el 70% y 30%, con 3 ciclos h – s y c – d – r, respectivamente. El comportamiento mecánico del material transitó básicamente desde uno como roca dúctil hacia otro como suelo frágil. / Abstract. The Colombian Andes mudrocks, particularly those that exhibit low grade of cementation (bonding), are very much susceptible to degrade when the environmental conditions change, representing a lot of problems for the engineering works. This research develops environmental conditions simulated by lab techniques in order to monitoring physics and mechanical properties changes, whit these actions and to establish some real effects on the material mechanical competence. For the research aim, were developed activities as geotechnical characterization, from physics ï¿½ chemical ï¿½ mechanical and compositional points of view, and their respective experimental design and lab sets, implementing recent techniques as Vapor Equilibrium (VET) in order to apply wetting ï¿½ drying cycles, controlling relative humidity (controlled suction), and loading ï¿½ unloading cycles during the triaxial tests, trough ultrasonic wave velocities technique; this was possible due to coupled transducers to the compression machine (Hoek cell), determining also the stress ï¿½ strain behavior front these actions. The most relevant results are, between others: the principal failure mechanisms for the laminated mudrocks starts on the microscopic scale by fissures coalescence, exhibiting as well as physics and chemical degradation phenomenon; the strength is reduced up 100% and 60% and rigidity is reduced up 70% and 30%, for three wetting ï¿½ drying and loading ï¿½ unloading cycles, respectively; the global geomechanical behavior to get across between a ductile like rock to a fragile like soil, but obtaining engineering values according the monitoring lab set, compared with the in-situ conditions.

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