Influencia de la estructura en el comportamiento dinámico de suelos arcillosos

Abstract

El presente trabajo tiene como objetivo principal el análisis de la influencia de la estructura en el comportamiento dinámico de suelos arcillosos estabilizados con cemento, identificando las variaciones en sus propiedades mecánicas y dinámicas. La investigación se centró en la generación de estructura inducida en el suelo mediante la mezcla de un suelo arcilloso (caolín) con cemento Portland, evaluando su respuesta bajo cargas estáticas y cíclicas. Para ello, se realizó una serie de ensayos de caracterización física, química, mecánica y dinámica. Los resultados demostraron que el proceso de cementación inducida generó una estructura a nivel microscópico en el suelo, incrementando significativamente el módulo de corte (G) y reduciendo la relación de amortiguamiento (D), a medida que el contenido de cemento fue mayor. Además, fue posible identificar cambios relevantes en: (1) la compresibilidad, por el aumento en el esfuerzo de cedencia (σ’vy) y en los índices de compresibilidad (Cc y Cr), y (2) en la resistencia al corte por el incremento en el intercepto de cohesión (c’) y el ángulo de resistencia al corte (ϕ’), lo cual corrobora la generación de estructura en el suelo. La investigación también permitió concluir que la degradación de la rigidez y los incrementos en la presión de poros, característicos del ablandamiento cíclico, afectan a los suelos arcillosos cementados bajo ciertas condiciones, y ocurren de forma simultánea con la rotura de enlaces entre las partículas generadas por la cementación. Sin embargo, se destacó el mejoramiento en las propiedades dinámicas del suelo arcilloso gracias a la estructura generada. Este trabajo contribuye al entendimiento del comportamiento dinámico de suelos estructurados artificialmente, proporcionando bases para su aplicación en la práctica de la ingeniería como en el diseño de cimentaciones y estructuras en suelos estabilizados, así como para la comparación con el comportamiento de suelos estructurados naturalmente (Texto tomado de la fuente).

The main objective of this study is to analyze the influence of soil structure on the dynamic behavior of cement-stabilized clay soils by identifying variations in their mechanical and dynamic properties. The research focused on soil structure generation induced by mixing a clayey soil (kaolin) with Portland cement and evaluating its response under static and cyclic loads. A series of physical, chemical, mechanical, and dynamic characterization tests were conducted. The results demonstrated that the induced cementation process generated a microstructure in the soil, significantly increasing the shear modulus (G) and reducing the damping ratio (D) as the cement content increased. Additionally, the study identified significant changes in: (1) compressibility, with an increase in the yield stress (σ’vy) and compression indices (Cc and Cr), and (2) shear strength, with an increase in the cohesion intercept (c’) and the angle of internal friction (ϕ’), confirming the formation of structure within the soil. The study also concluded that the stiffness degradation and pore pressure buildup, characteristic of cyclic softening, affect cemented clay soils under specific conditions and occur simultaneously with the breakdown of interparticle bonding created by cementation. However, the improvement in the soil’s dynamic properties due to the generated structure was noteworthy. This work contributes to the understanding of the dynamic behavior of artificially structured soils, providing a foundation for their application in engineering practice, particularly in the design of foundations and structures on stabilized soils, and enabling comparisons with the behavior of naturally structured soils.