1. INTRODUCCIÓN

El ensayo de consolidación, consiste en comprimir verticalmente una muestra

confinada en un anillo rígido, bajo la acción de un fluido incompresible, como lo es el

agua. En este caso, el agua recibe toda la carga de presión, y al cabo de un

determinado tiempo, se transfiere esa carga a la muestra de suelo, el resultado de las

presiones son los asentamientos.

Los tipos de consolidación que se pueden presentar en el suelo son:

Consolidación inicial: Reducción instantánea en el volumen de una masa de un suelo

bajo una carga aplicada en una consolidación primaria y que comprime y expulsa el

aire contenido en los vacíos del suelo.

Consolidación primaria: Reducción del volumen de una masa de un suelo por la

aplicación de una carga permanente y la expulsión del agua de los vacíos, acompañada

por transferencia de carga del agua a las partículas sólidas del suelo.

Consolidación secundaria: Reducción del volumen de la masa del suelo, causada por la

aplicación de una carga permanente y el acomodo de la estructura interna de su masa,

luego de que la mayor parte de la carga ha sido transferida a las partículas sólidas del

suelo.

En el presente informe se detalla el equipo y metodología aplicados al consolidar una

muestra de arcilla. La arcilla puede encontrarse normalmente consolidada o

sobreconsolidada.

2. OBJETIVOS:

El principal objetivo del presente informe es determinar la magnitud de consolidación

de la muestra de suelo y además el tiempo de consolidación de la misma.

3. MARCO TEORICO:

CONCEPTO DE CONSOLIDACIÓN

El suelo es un medio trifásico (partículas minerales, agua y aire). De acuerdo con el

principio de Terzaghi (o Bishop), cuando se aplica una carga a un suelo el efecto

inmediato es un aumento de la presión del fluido intersticial ➱ Δu. A continuación, esa

sobrepresión generada tiende a disiparse, volviendo a la situación de equilibrio inicial.

En un suelo saturado, al aplicar una carga, se producirá un aumento de la presión

intersticial igual a la presión transmitida ➱ Δu = Δϭ. El agua de los poros fluye, fuera de

la zona cargada, de esta forma se disipan estas sobrepresiones intersticiales. La

disipación de las sobrepresiones intersticiales produce un cambio en la estructura

(generalmente disminución de volumen) y en las características del suelo (resistencia,

permeabilidad, ...) ➱ CONSOLIDACIÓN Como el terreno esta coaccionado

lateralmente, la variación de volumen se traduce en deformaciones verticales ➱

ASIENTOS.

TIPOS DE CONSOLIDACION:

1) consolidación inicial: cambio de volumen en el suelo producido por aumento de la presión

total. La causa: efectos tales como disolución de burbujas de aire (saturación incompleta)

cierre de fisuras, reordenación de partículas, etc...)

2) consolidación primaria: es la “verdadera consolidación”, producto de la disipación de la

sobrepresión intersticial y el consecuente aumento de la presión efectiva.

3) consolidación secundaria: cambio de volumen del suelo que se sigue produciendo una vez

disipada la sobrepresión intersticial, es decir, a tensión efectiva constante. Se debe a múltiples

factores (fluencia por desplazamientos y reorientaciones de partículas, descomposición de la

materia orgánica del suelo, etc...)

CONSOLIDACION UNIDIMENCIONAL:

Es una teoría simplificada del fenómeno de la consolidación que aplicaremos en los

sucesivos y que parte de las siguientes hipótesis:

Suelo saturado.

Aplicación de cargas exclusivamente verticales

Deformaciones del suelo exclusivamente verticales (ASIENTOS DE

CONSOLIDACIÓN)

Partículas de suelo y agua se consideran incompresibles

Es válida la ley de Darcy.

Para determinar la magnitud del asiento de consolidación de un suelo, producida por una

variación de su estado tensional, así como su evolución en el tiempo son necesarios una serie

de parámetros del suelo ➱ ENSAYO EDOMÉTRICO.

(“Ensayo de consolidación unidimensional en edómetro”). Interpretando los datos de

este ensayo obtenemos dos clases de curvas: v CURVA EDOMÉTRICA: permite conocer

cuánto se deforma un suelo al aumentar la tensión efectiva a la que está sometido v

CURVAS DE CONSOLIDACIÓN: permiten estimar a qué velocidad se produce el asiento

de consolidación.

CONCEPTO DE SOBRECONSOLIDACIÓN

Se llama tensión de pre consolidación de un suelo a la máxima tensión efectiva a la que ha

estado sometido a lo largo de su vida. Se llama razón de pre consolidación (OCR) a la relación

entre la tensión de pre consolidación y la tensión a la que está sometido en la actualidad.

OCR=σ P'

σ0'

Un suelo normalmente consolidado es aquel cuya tensión efectiva actual es la máxima

a la que ha estado sometido (OCR = 1).

Un suelo pre consolidado o sobre consolidado es aquel que ha estado sometido

a una tensión efectiva mayor que la actual (OCR>1).

TIEMPO DE CONSOLIDACIÓN

En Ingeniería Geotécnica no sólo interesa saber cuánto se va a deformar el suelo a

consecuencia del proceso de consolidación. También es muy importante conocer a qué

velocidad lo va a hacer.

Hipótesis de partida

1) Suelo homogéneo saturado

2) Compresión y flujo unidireccionales

3) Validez de la teoría de los medios continuos

4) El agua y las partículas se consideran incompresibles

5) La permeabilidad es constante en la dirección del flujo

6) El índice de poros sólo depende de la tensión efectiva.

El coeficiente de consolidación vertical (Cv) es una variable que indica el ritmo o la

velocidad con que cada suelo consolida. Se obtiene de la curva de consolidación del

ensayo edométrico.

Tv es una variable adimensional llamada FACTOR TIEMPO (Tv), que depende del grado

de consolidación:

Para más comodidad, la expresión anterior se puede simplificar:

Si U < 60%

Si U > 60%

A efectos prácticos, conocido el grado de consolidación (U) se puede obtener Tv o

viceversa. De este modo, mediante la fórmula ya conocida:

El coeficiente de consolidación vertical (Cv) se obtiene de las curvas asiento/tiempo del

ensayo edométrico. Cada escalón de carga del edómetro tiene su curva

asiento/tiempo, por lo tanto (Cv) no es un parámetro intrínseco del suelo, sino que

depende del nivel de tensiones existente.

Este parámetro se obtiene mediante dos métodos:

4. MATERIALES Y EQUIPOS:

Muestra inalterada de campo.

Parafina.

Instrumentos:

Cuchillo . agua destilada .cronometro.

Recipientes para el contenido de humedad.

Calibrador. .balanza electrónica.

Equipos.

Horno electrónico.

Dispositivo de carga.

5. PROCEDIMIENTO:

1. Moldeamos una muestra con la ayuda de un anillo, lo que permitirá obtener

uniformidad en las dimensiones.

2. Con la muestra resultante, colocamos una cantidad suficiente en los

recipientes para poder obtener el contenido de humedad.

3. Se realiza el confinamiento de la muestra, para ello se coloca el suelo en el

anillo, colocamos papel filtro, las piedras porosas, y cerramos completamente

el anillo.

4. Colocamos el anillo en el consolidómetro, además del deformímetro y

ajustamos correctamente. Se debe tomar en cuenta para la lectura del

deformímetro, que cada vuelta que de las manecillas correspondientes a la

circunferencia más grande, corresponde a un valor de 200, mientras que la

circunferencia más pequeña, se registran los decimales.

5. Enceramos el deformímetro, y aplicamos el primer incremento de carga, de 1

kg, y realizamos lecturas para los tiempos de 0.1, 0.25, 0.50, 1, 2, 4, 8, 15, 30,

60, 120, 240, 480, 600 y 1140 minutos.

6. Después de 24 horas, se incrementa la carga a 2kg, se realiza la lectura para

los tiempos indicados anteriormente. Este mismo proceso lo realizamos para

las cargas de 4, 8, 16 y 32 kg.

7. Una vez terminada la aplicación de las cargar, se efectúa el proceso de

descarga y recarga. El primero consiste en ir removiendo las cargas aplicadas,

una por una, en intervalos de tiempo de 10 minutos. Una vez terminada la

descarga, realizamos la recarga, es decir colocamos nuevamente una a una las

cargas en intervalos de tiempo de 10 minutos cada una.

8. Al finalizar el ensayo, se desmonta el equipo, se pesa la muestra más el

anillo, y se coloca la muestra en el horno. Con esto se podrá determinar el peso

de los sólidos y peso del agua.

6. DATOS OBTENIDOS:

7. RESULTADOS:

8. GRAFICOS:

9. BIBLIOGRAFIA: http://www.uned.es/dptoicf/mecanica_del_suelo_y_cimentaciones/

images/mecansueloycimentacionescap_1.pdf. http://icc.ucv.cl/geotecnia/03_docencia/02_laboratorio/

manual_laboratorio/ensayo_edometrico.pdf.