Tesis doctoral de Vladimir E. Merchan Jaimes
Esta tesis estudia dos escenarios de comportamiento macroscópico: la rigidez a pequeñas deformaciones y la resistencia al corte a grandes deformaciones, desde un punto de vista microestructural. La investigación se llevó a cabo en muestras compactadas estáticamente y en muestras remoldeadas de arcilla de boom (arcilla sedimentaria terciaria de bélgica). Este estudio se propuso debido a la necesidad de un entendimiento más adecuado de los aspectos más fundamentales relacionados con el comportamiento constitutivo desde un punto de vista microestructural. la caracterización microestructural se realizó mediante ensayos de porosimetría por intrusión de mercurio (mip) y mediante microfotografías en el microscopio electrónico de barrido ambiental (esem). En el caso de muestras compactadas, los resultados sugieren la importancia del grado de saturación (sr) de fabricación, que define la distribución de poros inicial. Muestras preparadas a sr > 0.9 (zona húmeda), se caracterizan por una distribución de tamaños de poros principalmente mono-modal. Por otra parte, las muestras preparadas en el lado seco (sr < 0.8), presentan una distribución de poros bi-modal. En medio de estas dos zonas, los resultados sugieren una zona de transición en la que los modos principales de tamaños de poros tienden a solaparse. Por otra parte, las muestras remoldeadas presentan una distribución de poros similar a las muestras compactadas en el lado húmedo. Cuando estas últimas muestras se secan, se observa el mantenimiento de la forma de la curva de distribución de poros. el estudio de la rigidez a pequeñas deformaciones en muestras compactadas, así como en muestras compactadas y después secadas, se realizó en un equipo de columna resonante. Por otra parte se estudió la resistencia al corte a grandes deformaciones en condiciones de saturación parcial en un equipo de corte anular, especialmente adaptada para controlar la succión total. El proceso de equilibrado de la succión se analizó numéricamente con un código de elementos finitos acoplado. con relación al estudio de la rigidez a pequeñas deformaciones, los resultados sugieren que el módulo de corte g0 se incrementa a medida que el grado de saturación decrece hasta un valor cercano a 0.3, en el caso de muestras compactadas con un índice de vacíos superior a 0.7. Por otra parte, las muestras sometidas a secado presentaron sistemáticamente incrementos monótonos en el módulo de corte. Los resultados experimentales se interpretaron en base a tres mecanismos. Primero, el efecto del cambio de tensión efectiva, siguiendo la propuesta del concepto de tensión microstructural propuesto por alonso et al. (2010). Segundo, la rigidización de los agregados de arcilla, cuya interpretación se realizó en base a las propuestas para medio granular de santamarina et al. (2000). Tercero, el efecto de la distribución de poros sobre un parámetro de forma, que toma en cuenta la agregación del material. Se propuso un nuevo marco de interpretación del módulo a corte a pequeñas deformaciones, que incluye estos mecanismos. con relación al estudio de la resistencia residual, los resultados muestran que ésta no depende del estado inicial (relación de vacíos y contenido de agua), ni de la historia de corte y succión seguidas para llegar al punto de estudio. Las envolventes de resistencia sugieren un incremento del ángulo de fricción residual (sin incremento de la cohesión) con el aumento de la succión. Adicionalmente, se propone una ley de dilatancia basada en la ecuación indicada por taylor (1948), en la cual se tiene en cuenta el efecto de la succión y de la densidad relativa en el comportamiento de resistencia pico.
Datos académicos de la tesis doctoral «Small strain stiffness and residual strength behaviour of boom clay: a micro-structural insight«
- Título de la tesis: Small strain stiffness and residual strength behaviour of boom clay: a micro-structural insight
- Autor: Vladimir E. Merchan Jaimes
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 20/05/2011
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Jean Vaunat
- Tribunal
- Presidente del tribunal: eduardo alonso Pérez de ágreda
- laureano Hoyos (vocal)
- jean-michel Pereira (vocal)
- cristina Jommi (vocal)