3: Resistencia al corte de los suelos
3.4: Ensayos de laboratorio
3.4.4. Ensayo triaxial
En las entradas anteriores se describieron los ensayos de rotura a compresión simple y de corte directo como medios que representan, mediante la analogía, el comportamiento del terreno «in situ», trasladándolo al campo de la experimentación en laboratorio.
Una valoración tal vez más representativa de las condiciones reales en las que se produce la rotura en el terreno debería ser realizada mediante un ensayo de laboratorio que reprodujese la situación original de la muestra que se ensaya, considerando una presión lateral de confinamiento y una presión axil que corresponda, por ejemplo, a la carga ejercida por una cimentación.
Con este objeto se desarrolló el equipo triaxial para suelos, que en esencia responde a una descripción similar a la presentada para el dispositivo utilizado en el ensayo de compresión simple (habitualmente una prensa electromecanica, en casos especiales un dispositivo hidráulico servocontrolado) al cual se ha implementado una celda en la cual se inserta la muestra, y en la que se imitan las condiciones de confinamiento del terreno.
Con esta finalidad, se talla una probeta de suelo (representativa y presuntamente inalterada), la cual se enfunda en una camisa dúctil e impermeable que aísla el suelo de un fluido confinante con el cual se rellena la célula (por lo general agua) cuya presión puede ser controlada. La carga axil se aplica a través de un vástago que se introduce en la célula a través de un dispositivo que evite la fricción y las fugas del líquido que rellena la cámara. Con el fin de mejorar la fiabilidad de las medidas de tensión y deformación que sufre la célula, la probeta se instrumenta (bien con galgas extensiométricas o bien con extensómetros) y la célula de carga se dispone en el interior de la cámara de presión.
Esquema del equipo triaxial (CEDEX)
Configuración de célula triaxial (Laboratorio Ponti e Strade)
Detalle de célula triaxial (DURHAM GEO)
El ensayo se inicia, según se requiera o no, después de consolidar la muestra sometida a la presión de confinamiento escogida (σ3), incrementando a continuación la carga axil a velocidad (recorrido) constante, y determinando simultáneamente el valor de la carga (σ1) a intervalos adecuados, registrando además el valor de la presión intersticial y la variación de volumen de la probeta. Los equipos actuales permiten el registro automatizado de los datos mediante unidades de adquisición digital.
Al igual que en el ensayo de corte directo, los parámetros de resistencia al corte (cohesión y ángulo de rozamiento interno) se obtienen mediante la interpretación de la gráfica que relaciona para diferentes presiones de confinamiento (σ3) el valor del esfuerzo desviador en rotura (σ1 – σ3). La práctica habitual también en este caso consiste en el ensayo de cuanto menos tres probetas por muestra, representando en el campo de tensión normal respecto a tensión tangencial el círculo de Mohr de cada rotura, y determinando la recta característica del suelo como tangente a los círculos obtenidos.
Representación de los círculos de Mohr para cada probeta en un ensayo triaxial, grafiado en el campo tensión normal – tensión tangencial. (GeoRock 07, GEOSTRU)
Grafiado de cada círculo de Mohr en el campo tensión normal – tensión tangencial (GeoRock 07, GEOSTRU).
Además de permitir una configuración de esfuerzos más realista que los ensayos de corte directo o de compresión simple, el ensayo triaxial cuenta con la posibilidad de medir y controlar la presión intersticial de la muestra tanto durante el proceso de preconsolidación como durante el de carga y rotura, permitiendo por tanto la estimación de los parámetros de corte en tensiones totales o efectivas.
Una descripción detallada sobre el procedimiento de ensayo y las variantes que es posible adoptar puede ser consultada en el siguiente link.
