Influencia de la geometría, proporción volumétrica de bloques y la gradación en la resistencia al corte de mezclas remoldeadas de suelo y roca.

Abstract

There are geomaterials formed by mixtures between blocks and soils, which, given their characteristics (presence of blocks and contrast in shear resistance of this materials), are difficult to characterize. Determine the shear resistance parameters of these geomaterials becomes a complex task, because there is a contribution of the matrix and the blocks. In the study of this material, the engineering practice sometimes opts to neglect the contribution of the blocks in the resistance of the whole, or use reference values. These practices sometimes lead to very conservative designs, or in the worst scenarios, to unsafe designs. Due to the variety of origins that soil-rock mixtures are present in nature (coluvial deposits, alluvial deposits, tropical soils, glacial deposits, anthropogenic deposits, etc.), it is important to have a better knowledge of their geomechanical behavior. Thinking about the limitations, the present research aims to study the geomechanical behavior of soil-rock mixtures, in search of the influence of properties such as geometry, the blocks proportion and gradation, in the shear resistance of these materials. The results of the investigation showed equations that correlated the block-matrix proportion and the granulometric properties, with the resistance of soil-rock mixtures. It was corrobotated, among other things, that the properties such as the volumetric block proportion has a great influence on the parameters such as the internal friction angle of the material. The correlations found and the results of the investigation was validated from in-situ HCT (Hydraulic Cylinder Test) tests, on materials of different shapes and origins (alluvial and coluvial deposits), finding that the equations found from the research, offer good results.

Existen geomateriales conformados por mezclas entre suelo y bloques de roca, las cuales, dadas sus características (presencia de bloques y contraste en la resistencia de los materiales), son de difícil caracterización mecánica. Por lo anterior, determinar los parámetros de resistencia al corte de estos geomateriales se convierte en una tarea compleja; debido a que hay una combinación del aporte de la matriz y de los bloques. En el estudio de estos materiales, la práctica ingenieril opta en ocasiones por despreciar el aporte de los bloques en la resistencia de todo el conjunto o usar valores de referencia. Estas prácticas llevan en ocasiones a diseños muy conservadores, o en los peores escenarios, a diseños inseguros. Debido a la variedad de orígenes se tienen las mezclas suelo-roca en la naturaleza (depósitos de vertiente, depósitos aluviales, suelos residuales, depósitos glaciares, llenos antrópicos, etc.), es preponderante tener un mejor conocimiento del comportamiento mecánico de los mismos. Pensando en las limitantes mencionadas, el presente trabajo de investigación tiene como objetivo estudiar el comportamiento geomecánico de las mezclas suelo-roca, buscando determinar la influencia de la geometría, la proporción volumétrica de bloques y la gradación, en la resistencia al corte de estos materiales. Los resultados de la investigación arrojaron ecuaciones que correlacionan la proporción bloques-matriz y su distribución granulométrica, con la resistencia de las mezclas suelo-roca. Se corroboró, así mismo, que propiedades como la proporción volumétrica de bloques, tienen gran influencia en parámetros como el ángulo de fricción interna del conjunto suelo-bloques. Las correlaciones halladas y los resultados de la investigación fueron validados a partir de pruebas in-situ HCT (Hydraulic Cylinder Test), sobre materiales de diferentes formas y orígenes (llenos antrópicos y depósitos de vertiente), que permitieron validar las ecuaciones halladas a partir de la investigación.