Tesis:
Determinación de las características de fricción en el contacto suelo-geotextil a diferentes succiones, mediante equipos de laboratorio singulares
- Autor: ASANZA IZQUIERDO, Enrique
- Título: Determinación de las características de fricción en el contacto suelo-geotextil a diferentes succiones, mediante equipos de laboratorio singulares
- Fecha: 2009
- Materia: Geología
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS DE CAMINOS, CANALES Y PUERTOS
- Departamentos: INGENIERIA Y MORFOLOGIA DEL TERRENO
- Acceso electrónico: http://oa.upm.es/1889
- Director/a 1º: SÁEZ AUÑÓN, Jesús
- Director/a 2º: SORIANO PEÑA, Antonio
- Resumen: RESUMEN Este trabajo de investigación ha consistido en el diseño, ajuste y puesta en servicio de dos equipos de laboratorio singulares, que permiten determinar la fricción movilizada en la interfaz entre un suelo y un geotextil en condiciones no saturadas. Si bien la concepción mecánica básica de los equipos difiere poco de la caja de corte de Casagrande (se han empleado cajas de 60x60mm), la innovación en ambos equipos consiste en que el ensayo se realiza en condiciones no saturadas, con control de la succión, que en la práctica equivale al control de la humedad. Para ello, se han adaptado a dichos equipos las técnicas de control de la succión de suelos no saturados. Estas técnicas se han adaptado con éxito a equipos de medida de la deformación y resistencia de suelos, pero no hay experiencia de aplicación a la interacción entre suelos y geosintéticos. Uno de los equipos de fricción se ha concebido para incorporar la denominada técnica del “control de la presión de vapor”, en virtud de la cual la succión se regula a través de la humedad relativa impuesta por una solución acuosa en la atmósfera de la célula de ensayo. Esta técnica permite el control de la succión total, pero sólo es aplicable para valores de succión muy elevados (>2 MPa). El otro equipo de fricción se ha adecuado a la técnica de “traslación de ejes”, en concreto, usando una membrana de celulosa, que permite el flujo de agua pero no de aire. En esencia, se logra crear una succión de modo indirecto, aumentando la presión del aire y manteniendo el agua a presión atmosférica. Pese a que esta técnica no reproduce el estado real de un suelo no saturado, su validez está muy contrastada. La técnica de “traslación de ejes” resulta ventajosa, al permitir el control de la succión en casi todo el rango de succiones de interés geotécnico (entre 0 y ˜10 MPa), aun cuando sólo permite el control de la succión matricial. Para la fase experimental se han empleado muestras remoldeadas de una arcilla expansiva (formada por “peñuela” más un 7% de montmorillonita sódica), con LL=74%, IP=37%, un hinchamiento libre del 14 %, una presión de hinchamiento de 0,31 MPa y una succión inicial de 1,9 MPa. Los ensayos de fricción se han realizado entre dicho suelo y 3 tipos de geotextiles de PP no tejidos agujeteados. Uno de ellos incorpora un refuerzo de cordones de PET. Se han realizado series de ensayos con succiones totales entre 2 y 20 MPa, y succiones matriciales entre 5 kPa y 1 MPa. También se ha valorado el fenómeno de “rotura capilar” causado por los geotextiles embebidos en la masa del suelo y se han obtenido las curvas características de los geotextiles. Finalmente, en la interpretación de los ensayos, se ha incorporado el efecto de la succión en la determinación de la eficiencia en la interfaz de ambos materiales. ABSTRACT This research comprises the design, adjustment and setting up two novel laboratory apparatuses, which provide the measurement of the mobilized friction at the interface between a soil and a geotextile, both subjected to unsaturated conditions. Even though some features of the mechanical layout of both devices and Casagrande´s shear box are much alike (in this case, the size of the boxes is 60 x 60 mm), the original feature is that the samples are tested under unsaturated controlled conditions, i. e., with control of water content, by means of the techniques for unsaturated soils. These techniques have been successfully adapted for equipment for testing both deformation and shear strength. However, hardly no references have been found in connection with soil-geosynthetic interaction. One of the friction apparatuses has been devised to be suitable for the “vapour pressure control” technique. The suction is controlled by the relative humidity within the cell atmosphere, that in turn, is governed by the concentration of a water solution. This procedure allows the control of total suction, being accurate, though, only for values higher than 2 MPa. The other apparatus has been devised to be suitable for the “axis translation technique”, in particular, when using a cellulose membrane, which allows only water to flow through. It essentially consists of applying suction indirectly, by raising air pressure and keeping water at atmospheric pressure. Even though this technique do not generate the actual state of an unsaturated soil, it has been widely verified. In addition, this technique has become very valuable, as it allows a proper control of suction in most of the range of geotechnical practice (between 0 to 10 MPa), despite it is only capable of controlling matric suction. The tests program was carried out with remoulded samples of an expansive clay (locally known as “peñuela”) with 7% of sodium montmorillonite, yielding LL=74 %, PI=37%, free swelling of 14 %, swelling pressure of 0,31 MPa and initial suction of 1,9 MPa. The friction tests comprised this soil and 3 different non-woven needle-punched PP geotextiles. One of them is reinforced by PET yarns. Tests subjected to total suctions ranged between 2 and 20 MPa, and those subjected to matric suctions, between 5 kPa and 1 MPa. In addition, an insight of the “capillary break” effect caused by geotextiles embedded in the soil mass is included and the characteristic curves of the geotextiles have been obtained. Lastly, as a result of this research, the determination of the interface efficiency becomes suction-dependent.