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Efecto del gas en la velocidad de onda de corte de suelos arenosos densificados con explosivos.

Effect of gas on shear wave velocity of sandy soils densified with explosives

INTRODUCCION

La densificacion con explosivos es una tecnica comun usada para densificar grandes areas que poseen horizontes de suelos potencialmente licuables, con el objeto de prevenir o mitigar el efecto de licuacion y flujo inducido por fuerzas sismicas. La principal limitacion de esta tecnica es que el diseno es principalmente empirico y no existe un procedimiento teorico bien establecido y disponible para conducir el diseno de este tipo de densificacion, y para determinar el numero de series de explosiones necesarias para alcanzar la densidad objetivo (Gohl, Jefferies, Howie y Diggle, 2000; Ramos, 2015). La densificacion con explosivos consiste en colocar cargas explosivas dentro de un horizonte de suelo que necesita ser densificado y detonarlas en multiples intervalos para generar una carga ciclica. La onda de alta presion rompe cualquier vinculo entre las particulas ocasionado por procesos de cementacion y adicionalmente genera exceso de presion de poros. A medida que el exceso de presion de poros se incrementa, el esfuerzo efectivo de confinamiento disminuye hasta cero y se logra la licuacion del material. Despues de darse la licuacion y a medida que la presion de poros se disipa, el suelo alcanza un estado mas denso y el esfuerzo efectivo de confinamiento regresa a los valores previos al proceso de densificacion. Dependiendo de la distribucion granulometrica, la densidad inicial de la arena y del programa de densificacion con explosivos, se pueden lograr deformaciones axiales verticales hasta de 4% en una serie de detonacion (Vega-Posada, 2012). Es posible alcanzar mayores niveles de compactacion implementando series adicionales de detonaciones (Narsilio, 2006; Narsilio, Santamarina, Hebeler y Bachus, 2009; Vega-Posada, 2012; Vega-Posada, Zapata-Medina y Garcia-Aristizabal, 2014).

Las principales limitaciones de la tecnica de densificacion con explosivos consisten en que esta metodologia de diseno es ampliamente empirica y la verificacion de los niveles de densificacion muestra resultados contradictorios en algunos casos de estudio. En estos ultimos, inclusive, aunque el horizonte de suelo ha sido densificado y la superficie del suelo se asienta casi inmediatamente despues de la explosion, las verificaciones realizadas con equipos de campo, como: ensayo de penetracion de cono (cone penetration test, CPT), ensayo de penetracion estandar (standard penetration test, SPT) y el ensayo de velocidad de onda cortante (shear wave velocity test, [V.sub.s]), sugieren que la masa de suelo no se ha mejorado. Estos resultados traen como consecuencia algunas inquietudes acerca del comportamiento posterior del suelo y genera dudas sobre si la arena suelta ha sido mejorada hasta el punto de evitarse la licuacion o no.

Debido a que se producen y liberan grandes cantidades de gas durante el proceso de densificacion, y una parte de este gas permanece atrapado en el suelo por muchos anos (Finno, Gallant y Sabatini, 2016; Okamura, Ishihara y Tamura, 2006; Okamura et al., 2011; Vega-Posada, 2012; Yegian, Eseller-Bayat, Alshawabkeh y Ali, 2007), los depositos de arena densificados con explosivos pueden ser clasificados como suelos gaseosos (Ramos, Felipe y Vega-Posada, 2016; Vega-Posada, Finno y Zapata-Medina, 2014). Los suelos gaseosos son un tipo especial de suelo donde el gas (i.e., aire) existe en una condicion ocluida y esta fase gaseosa no esta conectada con la atmosfera (Nageswaran, 1983). En este articulo se presentan los resultados experimentales de un programa de laboratorio conducido con el objeto de evaluar el efecto del gas ocluido en la velocidad de onda de corte en arenas densificadas con explosivos. Para este proposito, se realizaron un total de 20 ensayos triaxiales monotonicos en muestras de arena alteradas medianamente densas. Los resultados mostraron que, inclusive, una pequena cantidad de gas modifica la respuesta de la muestra. Se encontro que debido a la presencia de gas, la velocidad de onda de corte Vs no se incrementa considerablemente a medida que la densidad de la muestra se incrementa, lo que podria explicar resultados obtenidos en depositos de arena mejoradas con explosivos.

METODOLOGIA

Se preparo un programa experimental de laboratorio, consistente en una serie de ensayos triaxiales, con el proposito de evaluar el efecto de las burbujas de gas ocluidas en el comportamiento mecanico y en la velocidad de onda de corte de arenas densificadas con explosivos. Las muestras de arena fueron recolectadas de un deposito donde se construye un relleno sanitario, y fueron consolidadas anisotropicamente a niveles de esfuerzos in situ y relaciones de vacio representativas del horizonte de suelo en estudio. Para cada relacion de vacios, se prepararon muestras saturadas y gaseosas con grados de saturacion entre 83,5 y 98% para cuantificar el efecto del gas en la respuesta de Vs posterior a la densificacion. Debido a que el proposito del programa experimental es evaluar la respuesta de Vs en arenas a medida que estas se densifican por medio del uso de los explosivos, se consideraron solo muestras con relaciones de vacio por debajo de la linea de estado critico (mas denso que la densidad critica). Tanto el montaje experimental como la tecnica utilizada para la preparacion de las muestras gaseosas (i.e., sedimentacion en agua) limitaron el programa experimental de las muestras de arena medianamente densas debido a que no era posible obtener muestras de mayores relaciones de vacios con esta tecnica. Adicionalmente, el programa experimental incluyo una serie de ensayos triaxiales a compresion en muestras menos densas que la densidad critica de la arena para determinar la linea de estado critico (LEC). Esta ultima se uso para evaluar la respuesta de los ensayos triaxiales monotonicos desde el punto de vista conceptual del estado critico de suelos.

Aunque el nitrogeno es el gas atrapado que predomina y permanece por mas tiempo en el suelo despues del proceso densificacion con explosivos, este no es facil de disolver en agua y requiere de altas presiones para poder alcanzar un grado deseado de saturacion, esto hace que el nitrogeno sea impractico para este tipo de trabajos de laboratorio. Por tanto, en lugar de nitrogeno, se utilizo agua carbonatada para preparar las muestras de arena gaseosa. El agua carbonatada (agua saturada con dioxido de carbono) es facilmente obtenida en el laboratorio, no es corrosiva, no es inflamable y requiere de presiones muy bajas para alcanzar un grado de saturacion deseado en las muestras de suelo. En este tipo de muestras, la resistencia al cortante no drenada en condiciones saturadas es un poco menor (i.e., un poco mas conservativa) que las resistencias obtenidas con muestras saturadas con nitrogeno (Grozic, Imam, Robertson y Morgenstern, 2005). Sin embargo, la tendencia general de los resultados con muestras que contienen gas es la misma, independiente de que el proceso de saturacion se haga con dioxido de carbono o nitrogeno.

Descripcion del material

Las muestras de arena se recolectaron de un horizonte de suelo sobre el cual existe un relleno sanitario. La zona de estudio esta localizada cerca de la ciudad de Charleston (Corolina del Sur, Estados Unidos). El horizonte de suelo se encuentra a unas profundidades entre 7,5 y 13 m y en el se realizo un proceso de densificacion con explosivos con el objeto de incrementar la resistencia del suelo a la licuacion y flujo (vease Vega-Posada et al., 2014). Las muestras fueron tomadas a una profundidad aproximada de 10 metros. La figura 1 presenta la curva granulometrica de la arena. El porcentaje de finos que pasa la malla No. 200 para granulometria seca y humeda fue de 1,5 y 7%, respectivamente. El coeficiente de uniformidad ([C.sub.u]) y de curvatura ([C.sub.c]) fueron 1,72 y 1,06, respectivamente. Las relaciones de vacios minima ([e.sub.min]) y maxima ([e.sub.max]) fueron 0,62 y 1,05, respectivamente; la gravedad especifica ([C.sub.s]) fue de 2,66. De acuerdo con el sistema unificado de clasificacion de suelos (SUCS), el material se clasifica como una arena pobremente gradada (SP).

Equipo para ensayos

La figura 2 muestra un esquema del aparato triaxial utilizado para la realizacion de los ensayos. Estos se ejecutaron en un sistema de ensayo triaxial dinamico avanzado (Advanced Dynamic Triaxial Testing System, DYNTTS) desarrollado por GDS Intruments. Este sistema combina una celda triaxial de 2 MPa con un piston dinamico capaz de aplicar fuerzas axiales hasta de 10 kN o deformaciones axiales hasta de 100 mm con frecuencias hasta de 2 Hz. El sistema consiste de un controlador de presion de poros o de volumen y un controlador de la presion de camara o de volumen con rangos de presion entre 0 y 200 kPa y capacidad volumetrica de 200 [cm.sup.3]. Los controladores pueden aplicar cambios de presiones y volumenes de 0,2 kPa y 1 [mm.sup.3], respectivamente. La presion de poros se mide por medio de un transductor de presion de poros localizado en la base de la muestra.

Preparacion de la muestra

En el programa de ensayos planeado, las muestras de arena gaseosas y las muestras de arena saturadas de control usadas para los ensayos triaxiales monotonicos se prepararon usando la tecnica de sedimentacion en agua. Se considera que esta tecnica de preparacion del suelo da como resultado muestras uniformes que reproducen acertadamente la respuesta de muestras inalteradas tomadas de depositos de suelos marinos (Ghionna y Porcino, 2006; Vaid y Sivathayalan, 2000; Vaid, Sivathayalan y Stedman, 1999). Las muestras de suelo utilizadas para determinar la linea de estado critico fueron preparadas mediante la tecnica de compactacion humeda, debido a que no es posible obtener muestras con relaciones de vacios mayores por medio de la tecnica de sedimentacion en agua; ademas, es necesario tener muestras de arenas sueltas con el proposito de obtener una linea de estado critico confiable. Para la preparacion de las muestras se siguieron los procedimientos propuestos por Chaney y Mulilis (1978) y Ladd (1978); adicionalmente, se tiene en cuenta que, aunque la ruta de esfuerzos efectiva y la respuesta esfuerzo-deformacion es altamente influenciada por la preparacion de la muestra (Vaid y Sivathayalan, 2000; Vaid et al., 1999), la respuesta en un estado permanente a altos niveles de esfuerzo no se ve influenciada por este proceso. Las muestras preparadas bajo diferentes tecnicas convergen en la misma curva del espacio e-q-p', mientras la respuesta del suelo sea contractiva (Been, Jefferies y Hachey, 1991; Castro, Seed, Keller y Seed, 1992; Poulos, Castro y France, 1985; Verdugo e Ishihara, 1996). Been, Jefferies y Hachey (1991) concluyeron que las muestras de suelo preparadas por la metodologia sedimentacion en agua y compactacion humeda convergen en la misma linea de estado critico.

Las dimensiones de las muestras utilizadas fueron aproximadamente de 50 mm de diametro y 100 mm de altura. El procedimiento para la preparacion de las muestras fue similar al presentado previamente por Chern (1981; 1985). En la preparacion de la muestra, un molde compuesto por tres partes y una membrana se colocaron en el pedestal inferior del triaxial. Posteriormente, se genero un vacio de 20 kPa en el molde para hacer que la membrana se adhiriera internamente a este durante la preparacion de la muestra. El molde se lleno con agua de-aireada y luego se deposito la arena bajo condiciones saturadas.

La arena fue depositada en la parte baja del molde (ceramica porosa) por medio de un embudo, el cual se levantaba lentamente a medida que se llenaba el molde para permitir la sedimentacion de las particulas de arena. Durante este procedimiento se mantuvo la boquilla del embudo aproximadamente 10 mm por encima de las particulas previamente sedimentadas. Despues de alcanzar la altura objetivo de la muestra, se instalo el tope superior dejando la linea de drenaje abierta, de tal manera que se permitiera la salida del aire atrapado y se evitaran excesos de presion de poros sobre la muestra por la instalacion de este elemento. Para la preparacion de las muestras mas densas se siguio el mismo procedimiento pero aplicando una pequena vibracion al molde. La ventaja que ofrece esta tecnica de preparacion es que se puede realizar el proceso en condiciones saturadas (sin contacto con el aire), resultando generalmente en muestras con valores B mayores que 0,96. Despues de terminada la preparacion de la muestra, se aplica un vacio de 20 kPa a traves de las caras superior e inferior para remover el molde y colocar la camara triaxial para ser llenada con agua de-saturada. Una vez se coloca la camara triaxial, se aplica una presion de confinamiento de 20 kPa para remover el vacio aplicado a la muestra.

Para la preparacion de las muestras de arenas gaseosas, la presion de poros se incremento gradualmente hasta valores entre 300 y 450 kPa, mientras se mantenia el esfuerzo efectivo de confinamiento ([[sigma]'.sub.c] =20 kPa). Una vez se alcanzaba un valor de B mayor a 0,96, se consolidaba la muestra a los niveles de esfuerzo efectivo in situ y se reemplazaba el fluido con agua saturada con dioxido de carbono. El reemplazo del fluido se hizo por medio de un sistema de circulacion similar al presentado por Amaratunga y Grozic (2009). La figura 2 presenta un esquema del sistema de circulacion el cual consiste en dos contenedores llenados parcialmente con agua de-aireada; el primer contenedor esta colocado a una altura de 0,8 m por encima de la camara triaxial, el segundo contenedor esta colocado a una altura de 0,8 m por debajo de la camara triaxial, generando asi una diferencia en la cabeza de altura de 1,6 m. Los contenedores superior e inferior fueron conectados a las lineas de drenaje superior e inferior, respectivamente, para crear un flujo ascendente del agua durante el reemplazo del fluido. Para producir el agua saturada con dioxido de carbono, los contenedores se presurizaron con un tanque de dioxido de carbono y la presion se mantuvo por 24 horas, tiempo que se considera suficiente para saturar completamente el agua con dioxido de carbono (Knai, 2011). Adicionalmente, los contenedores fueron presurizados a la misma presion de poros aplicada a la muestra para mantener el esfuerzo efectivo constante durante el reemplazo del fluido. Para asegurar un buen reemplazo del fluido por el agua saturada con dioxido de carbono, se paso un volumen de este fluido a traves de la muestra aproximadamente igual a tres veces el volumen de los poros. Este proceso tomo de 3 a 4 dias y fue realizado bajo un esfuerzo efectivo principal normal de 100 kPa. Una vez se reemplazo el fluido la presion de poros se redujo gradualmente hasta igualar las presiones de poro in situ, mientras se aplicaba un esfuerzo efectivo constante y haciendo que el dioxido de carbono saliera de la solucion en forma de burbujas ocluidas, reduciendo asi el grado de saturacion de la muestra. Para alcanzar diferentes grados de saturacion se ajusto la presion a aquella a la cual el dioxido de carbono se disuelve en agua.

Aunque el pedestal inferior del aparato triaxial contiene una ceramica porosa con un valor de entrada de aire de 100 kPa para prevenir que el dioxido de carbono salga de la solucion, la linea de drenaje inferior fue lavada con agua de-aireada para remover cualquier contenido de agua saturada con dioxido de carbono o burbujas de gas que existiesen bajo la ceramica porosa. Este procedimiento se realizo previo a la desaturacion y antes de las cargas ciclicas para asegurar que las lecturas de la presion de poros en los pasos siguientes fueran precisas y confiables.

Finalmente, las muestras fueron ensayadas en condiciones no drenadas. La velocidad de corte, tanto para las muestras saturadas como para las muestras gaseosas, fue de 0,2 mm/min, lo que corresponde a una deformacion unitaria de 0,22%/min.

Programa experimental de ensayos triaxiales

La tabla 1 muestra el listado de los ensayos que forman parte del programa experimental. Se realizaron un total de 20 ensayos triaxiales sobre muestras alteradas de arena de densidad media saturada y gaseosa. De estos ensayos, quince (15) fueron en condiciones no drenadas bajo carga axial monotonica para cuantificar la respuesta del suelo en funcion de la relacion de vacios (e), y el grado de saturacion (5). Los otros cinco (5) ensayos fueron realizados para determinar la posicion de la linea de estado critico.

Las muestras, excepto aquellas utilizadas para la localizacion de la linea de estado critico, fueron consolidadas anisotropicamente a esfuerzos efectivos promedio normales de 100 kPa ([[sigma]'.sub.3c] = 82 kPa, [[sigma]'.sub.1] c=136 kPa, and [k.sub.o] =0,6); esfuerzos que son representativos de las condiciones de esfuerzos del horizonte de arena suelta a la profundidad de muestreo (aproximadamente 10 m). Los ensayos triaxiales se dividieron en tres grupos para cuantificar la respuesta monotonica del suelo en funcion de la relacion de vacios y el grado de saturacion. Tanto las relaciones de vacio usadas como los grados de saturacion son representativos de las condiciones de la arena donde se realizo la densificacion con explosivos. Las muestras preparadas por la tecnica de compactacion humeda se usaron para definir la linea de estado critico y para comparar los resultados obtenidos con las muestras preparadas con la tecnica de sedimentacion en agua. En la tabla 1 se presenta el numero del ensayo, el tipo de ensayo (saturado o gaseoso), la relacion de vacios despues de la consolidacion, el esfuerzo efectivo medio normal despues de la consolidacion, las condiciones de carga (D: drenada o U: no drenada), el grado de saturacion despues de la carga y el proposito del ensayo.

RESULTADOS

Linea de estado critico

Para la determinacion de la linea de estado critico, las muestras se consolidaron a esfuerzos mas altos que los de estado critico para una determinada relacion de vacios, asegurando que la respuesta del suelo fuera totalmente contractiva y de esta forma determinar la posicion de la linea de estado critico de manera confiable. La figura 3 presenta la localizacion de la linea de estado critico y su posicion con respecto a la relacion de vacios promedio de las muestras ensayadas.

Durante la ejecucion de los ensayos, se midieron velocidades de onda de corte en varias etapas. En trabajos previamente realizados, Knai (2011) hizo mediciones con elementos bender en muestras alteradas preparadas con arena tomada del mismo sitio durante los anos 2003 y 2004. En su trabajo, Knai encontro que los resultados obtenidos con elementos bender usando el metodo de pico-a-pico tuvieron una variacion entre menos del 1,2% de los resultados obtenidos a traves de los metodos de correlacion cruzada y de dominio de frecuencia. En lo que compete al trabajo presentado en esta investigacion, los valores de velocidad de onda de corte que se reportan fueron determinados por medio de la metodologia pico-a-pico.

La figura 4 presenta los valores calculados y normalizados del modulo elastico de corte ([G.sub.BE]) vs. el esfuerzo efectivo normal promedio. Estas mediciones fueron tomadas durante el proceso de consolidacion usado para determinar la resistencia al cortante del suelo. En este programa de ensayos todas las muestra fueron consolidadas en condiciones saturadas. Como se esperaba, el [G.sub.BE] se incrementa a medida que se incrementa el esfuerzo efectivo normal promedio (Jung, Cho y Finno, 2007). El modulo elastico de corte se calculo de la siguiente manera:

[G.sub.BE] = [rho][V.sup.2.sub.BE] (1)

Donde, [rho] es la densidad total del suelo en el momento en que se midio la velocidad de onda de corte ([V.sub.BE]).

Para tener en cuenta la variacion de la densidad del suelo durante el proceso de consolidacion, los valores normalizados del modulo elastico de corte presentados en la figura 4 fueron correlacionados con las relaciones de vacios de las muestras siguiendo el procedimiento presentado por Jung, Cho y Finno (2007). El resultado de esta correlacion se expresa con la siguiente ecuacion:

[G.sub.BE]/[P.sub.a] = Af (e) (p'/pa) (2)

Donde, [p.sub.a] = presion atmosferica (101,3 kPa); f (e) = funcion de relacion de vacios; y A y n= constantes del material. La figura 5a compara los valores calculados de Af (e) basandose en las expresiones previamente publicadas de las mediciones de los valores de Af (e) durante consolidacion. Como se puede observar, los valores medidos de Af (e) se encuentran dentro de las funciones de relacion de vacios propuestas por varios autores. La tabla 2 reune las funciones de relacion de vacios, el promedio del valor A y el coeficiente de determinacion ([R.sup.2]) obtenido para siete (7) expresiones diferentes. Como se observa, el coeficiente de determinacion varia muy poco entre las expresiones empiricas presentadas; por tanto, se escogio la funcion f (e) propuesta por Hardin y Richart (1963) para los calculos realizados en este trabajo, considerando principalmente que esta expresion fue desarrollada para suelos granulares. Igualmente, la figura 5b compara los resultados medidos por medio de los elementos bender durante el proceso de consolidacion con aquellos calculados por Hardin y Richart (1963). La expresion final obtenida para el modulo elastico de corte normalizado es:

[G.sub.BE]/[p.sub.a] = 1063 [(2,17 - e).sup.2]/1 + e [(p'/[p.sub.a]).sup.0,48]

Las figuras 6 a 8 presentan las velocidades normalizadas de onda de corte durante el proceso de consolidacion, repteo, desaturacion y corte para las muestras ensayadas monotonicamente y con un promedio de relacion de vacios consolidada de 0,82, 0,78 y 0,71, respectivamente. Los valores de Vs calculados por medio de elementos bender se normalizaron con respecto al valor de Vs al final de la consolidacion.

Los valores de Vs durante la etapa de desaturacion fluctuan muy poco a medida que el dioxido de carbono disuelto en el fluido es forzado a salir de la solucion. En general, la velocidad de onda de corte de las muestras de suelo gaseoso al final del proceso de desaturacion, cuando las presiones del agua y del aire en la muestra son estables, varian en un rango de [+ o -] 5% con respecto a los valores despues del repteo. Este pequeno cambio en Vs indica que la estructura inicial de la muestra no fue alterada significativamente durante el proceso de exsolucion del gas. Estos resultados son consistentes con lo esperado, toda vez que los dos factores que influyen principalmente en la velocidad de onda de corte, relacion de vacios y esfuerzo promedio efectivo normal, no varian mucho durante el proceso de exsolucion del gas.

La velocidad de onda de corte de las muestras ensayadas en condiciones no drenadas inicialmente disminuyo y posteriormente se incremento mientras el proceso de corte continuaba. Este efecto se ve mas pronunciado en las muestras mas densas. En las muestras saturadas, la disminucion inicial en Vs es el resultado de la generacion de presiones de poros positivas al inicio del ensayo. El efecto del gas en la respuesta del suelo en condiciones drenadas y no-drenadas fue confirmado con las mediciones de velocidades de onda de corte. El gas hace que las velocidades de onda de corte obtenidas en condiciones no drenadas se acerquen a los valores de velocidades de onda de corte en condiciones drenadas.

CONCLUSIONES

Los valores de velocidad de onda de corte obtenidos de los ensayos con elementos bender durante la etapa de consolidacion estan acorde a los resultados esperados; estos valores de velocidad se incrementan a medida que se incrementan los esfuerzos efectivos normales promedio, y difieren muy poco de las correlaciones de Af (e) reportadas en la literatura tecnica.

La velocidad de onda de corte medida durante el proceso de desaturacion de la muestra, cuando se forza el dioxido de carbono disuelto en el fluido para que salga de la solucion en forma de un gas ocluido, fluctua muy poco durante esta etapa, indicando que las burbujas ocluidas desplazaron el fluido sin alterar la estructura interna de la muestra. Este resultado esta acorde a lo esperado, ya que los dos factores principales afectando la velocidad de onda de corte son la relacion de vacios y el esfuerzo efectivo normal promedio. Adicionalmente, se puede concluir que el procedimiento propuesto es eficaz para remplazar el fluido por gas ocluido y de estar forma generar arenas gaseosas.

En general se puede observar que la presencia de gas, aun en muy pequenas cantidades, afecta la respuesta de la velocidad de onda de corte cuando la muestra se ensaya bajo condiciones globales no drenadas (lineas cerradas). La velocidad de onda de corte de las muestras completamente saturadas inicialmente disminuye y luego incrementa a medida que el proceso de corte continua, debido a que durante la primera fase del proceso de corte se desarrollan presiones de poro positivas y, por ende, se reducen los esfuerzos efectivos. El gas en forma ocluido tiene el efecto de cambiar la respuesta del suelo de condiciones no drenadas a condiciones drenadas, siendo mas pronunciada la respuesta a medida que el suelo es mas denso.

El gas tiene el efecto de inhibir el desarrollo de presiones de poros, tanto positivas como negativas, por tanto el incremento en la velocidad de onda de corte que se generan en las muestras densas debido al desarrollo de presiones de poros negativas se ve significativamente reducida por la presencia del gas; aun en pequenas cantidades como es el caso de la muestra con [e.sub.aver.] = 0,71 y S= 98%. Este comportamiento podria proveer una explicacion del porque los valores de velocidad de onda de corte medidos en arenas densificadas con explosivos no incrementan significativamente con respecto a los valores medidos inicialmente.

DOI: http://dx.doi.Org/ 10.14483/udistrital.jour.tecnura.2017.1.a05

Fecha de recepcion: 10 de marzo de 2016

Fecha de aceptacion: 23 de noviembre de 2016

AGRADECIMIENTOS

El trabajo experimental fue llevado a cabo en Northwestern University mientras el primer autor era un asistente de investigacion en el Departamento de Ingenieria Civil y Ambiental. El primer autor agradece al profesor Richard Finno, profesor de Northwestern University, por sus valiosos comentarios y motivacion durante el desarrollo de los ensayos. Ayuda financiera fue proveida por el Instituto de Infraestructura y Tecnologia de Northwestern University y de la Fundacion Nacional de Ciencias (National Science Foundation).

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Vega-Posada, C.A.; Zapata-Medina, D.G. y Garcia-Aristazabal, E.F. (2014). Ground surface settlement of loose sands densified with explosives. Revista Facultad de Ingenieria, (70), 9-17.

Verdugo, R. e Ishihara, K. (1996). The steady state of sandy soils. Soils and Foundation, 36(2), 81-91.

Yegian, M.K.; Eseller-Bayat, E.; Alshawabkeh, A. y Ali, S. (2007). Induced-Partial Saturation for Liquefaction Mitigation: Experimental Investigation. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 133(4), 372-380. doi: 10.1061/ (asce)1090-0241(2007)133:4(372)

Carlos Alberto Vega-Posada (1), Alfonso Mariano Ramos-Canon (2), Edwin Fabian Garcia Aristizabal (3)

(1) Ingeniero civil, doctor en Ingenieria Civil. Profesor asistente, Grupo de Investigacion en Infraestructura (GII), Escuela Ambiental, Universidad de Antioquia, Calle 67 # 53-108. A. A. 1226, Medellin, Colombia. Contacto: carlosa.vega@udea.edu.co

(2) Ingeniero civil, doctor en Ingenieria. Profesor asociado, Instituto Geofisico, Facultad de Ingenieria, Pontificia Universidad Javeriana, Calle 67 # 53-108. A. A. 1226, Bogota, Colombia. Contacto: a-ramos@javeriana.edu.co

(3) Ingeniero civil, doctor en Ingenieria Civil. Profesor Asociado, grupo de Investigacion en Infraestructura (GII), Escuela Ambiental, Universidad de Antioquia, Calle 67 # 53-108. A. A. 1226, Medellin, Colombia. Contacto: edwin.garcia@udea.edu.co

Leyenda: Figura 1. Curva de distribucion granulometrica tipica de la arena

Leyenda: Figura 2. Diagrama esquematico del aparato triaxial

Leyenda: Figura 3. a) Linea de estado critico (LEC) y b) posicion de la relacion de vacios ensayada con respecto a la LEC.

Leyenda: Figura 4. Resultados de las mediciones realizadas con elementos bender durante el proceso de consolidacion de las muestras.

Leyenda: Figura 5. (a) Determinacion de la funcion de relacion de vacios y (b) mejor funcion de ajuste de relacion de vacios

Leyenda: Figura 6. Velocidad de onda de corte normalizada durante el ensayo triaxial (Grupo 1, [e.sub.aver.] =0,82)

Leyenda: Figura 7. Velocidad de onda de corte normalizada durante el ensayo triaxial (Grupo 2, [e.sub.aver.] =0,78)

Leyenda: Figura 8. Velocidad de onda de corte normalizada durante el ensayo triaxial (Grupo 3, [e.sub.aver.] =0,71)
Tabla 1. Listado de los ensayos que componen el programa de laboratorio

Muestra   Tipo de ensayo   [e.sub.cons.] = [e.sub.sh.]   p' (kPa)

MT-01        Saturado                 0.972                 84
MT-02        Saturado                 0.845                502
MT-03        Saturado                 0.785                1526
MT-04        Saturado                 0.993                100
MT-05        Saturado                 0.826                697
WP-06        Saturado                 0.817                100
WP-07        Gaseoso                  0.820                100
WP-08        Gaseoso                  0.836                100
WP-09        Saturado                 0.841                100
WP-10        Saturado                 0.782                100
WP-11        Gaseoso                  0.797                100
WP-12        Gaseoso                  0.785                100
WP-13        Gaseoso                  0.798                100
WP-14        Saturado                 0.775                100
WP-15        Saturado                 0.715                100
WP-16        Saturado                 0.703                100
WP-17        Gaseoso                  0.716                100
WP-18        Gaseoso                  0.706                100
WP-19        Gaseoso                  0.692                100
WP-20        Saturado                 0.706                100

Muestra   Drenaje   S (%)        Proposito

MT-01       CAU      100            CSL
MT-02       CAU      100            CSL
MT-03       CAU      100            CSL
MT-04       CAU      100            CSL
MT-05       CAU      100            CSL
WP-06       CAD      100    Resistencia al
WP-07       CAU      94     cortante
WP-08       CAU      83     [e.sub.aver.] =0.83
WP-09       CAU      100
WP-10       CAD      100    Resistenia al
WP-11       CAU      95     cortante
WP-12       CAU      91     [e.sub.aver.]=0.78
WP-13       CAU      82
WP-14       CAU      100
WP-15       CAD      100    Resistencia al
WP-16       CAD      100    cortante
WP-17       CAU      98     [e.sub.aver.] =0.71
WP-18       CAU      91
WP-19       CAU      75
WP-20       CAU      100

CAU: consolidado anisotropicamente--No-drenado.

CAU: consolidado anisotropicamente--Drenado.

Fuente: elaboracion propia.

Tabla 2. Expresiones previamente publicadas de Af(e)

#    Referencia                         f(e)

1    Hardin y Richart (1963)            [(2,17-e).sup.2]/(1+e)
21   Hardin y Richart (1963)            [(2,91-e).sup.2]/(1+e)
3    Marcuson y Wahls (1972)            [(4,4-e).sup.2]/(1+e)
44   Shibata, T. y Soelarno (1978)      0,67-e/(1+e)
5    Kokusho, Yoshida y Esashi (1982)   [(7,32-e).sup.2]/(1+e)
6    Shibuya y Tanaka (1996)            [e.sup.-1,5]
7    Shibuya, Hwang y Mitachi (1997)    [(1+e).sup.-2,4]

#    Referencia                         Valor promedio
                                             de A

1    Hardin y Richart (1963)                1063,1
21   Hardin y Richart (1963)                454,4
3    Marcuson y Wahls (1972)                157,9
44   Shibata, T. y Soelarno (1978)          5005,5
5    Kokusho, Yoshida y Esashi (1982)        48,5
6    Shibuya y Tanaka (1996)                790,9
7    Shibuya, Hwang y Mitachi (1997)        4621,5

#    Referencia                         Coeficiente de
                                        correlacion.
                                         ([R.sup.2])

1    Hardin y Richart (1963)                0,746
21   Hardin y Richart (1963)                0,745
3    Marcuson y Wahls (1972)                0,744
44   Shibata, T. y Soelarno (1978)          0,743
5    Kokusho, Yoshida y Esashi (1982)       0,743
6    Shibuya y Tanaka (1996)                0,757
7    Shibuya, Hwang y Mitachi (1997)        0,748
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Title Annotation:Investigacion
Author:Vega-Posada, Carlos Alberto; Ramos-Canon, Alfonso Mariano; Garcia Aristizabal, Edwin Fabian
Publication:Revista Tecnura
Article Type:Ensayo
Date:Jan 1, 2017
Words:6357
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