Estudio del comportamiento esfuerzo – deformación – tiempo de un suelo derivado de ceniza volcánica

Abstract

Conocer el comportamiento de la deformación del suelo en el tiempo durante la consolidación es esencial en la evaluación de los asentamientos a largo plazo de estructuras geotécnicas. En este trabajo se presenta un estudio de la influencia del tiempo en el comportamiento volumétrico (de compresión) de un suelo derivado de ceniza volcánica, mediante la realización de ensayos de compresión unidimensional e isotrópica. Los resultados muestran que durante la consolidación primaria, la disipación de presión de poros ocurre en un período corto debido a la estructura abierta del suelo, pero la velocidad de deformación disminuye conforme aumenta el nivel de esfuerzo. La conductividad hidráulica y el coeficiente de consolidación también dependen altamente del nivel de esfuerzo; ambos parámetros disminuyen al aumentar el esfuerzo efectivo promedio. Tanto en condiciones de carga isotrópica como en condición de carga K0, el suelo derivado de ceniza volcánica presenta deformación volumétrica en el tiempo bajo esfuerzo efectivo constante. Se encontró que, a mayor nivel de esfuerzo efectivo hidrostático, mayor es la tasa de deformación volumétrica durante la consolidación secundaria; no obstante, la tasa de deformación volumétrica decae de manera exponencial. La compresión secundaria observada se atribuyó en parte a cambios en la estructura del suelo. Se anticipa que estos hallazgos proporcionan una comprensión fundamental del comportamiento esfuerzo-deformación-tiempo de los suelos residuales durante la consolidación e información clave para mejorar la evaluación de las deformaciones volumétricas a largo plazo.

Abstract: Prediction of time-dependent deformation of soil is essential in the assessment of longterm settlements of geotechnical structures. One-dimensional and isotropic compression tests were carried out to investigate the influence of time on the compression behavior of volcanic ash soils. The result shows that during primary consolidation, pore pressure dissipation occurs in a short period due to the open structure of the soil, but the rate slows as the stress level rises. Hydraulic conductivity and coefficient of consolidation dependent highly on the stress level; both parameters decrease with increasing the effective mean stress. Under isotropic and K0 loading conditions, the volcanic ash soil exhibits volumetric deformation under constant effective stress. During secondary consolidation, as higher the consolidation stress level, larger the volumetric strain. It was also observed that the volumetric strain rate decades exponentially with time. Secondary compression measured was attributed in part to changes in soil structure. It is anticipated that these findings provide a fundamental understanding of the stress-strain-time behavior of residual soils during compression and key information for improving assessment of long-term volumetric deformations.