aqui les dejo una pequeña investigación de las presiones del suelo o mejor conocida como consolidación unidimensional, les agrego los links de investigación espero que les sea muy útil.

1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
INGENIERIA CIVIL
ÍNDICE
Introducción. 1
Consolidación de un suelo. 2
Asentamiento y compresibilidad de los suelos. 3
1. Causa de los asentamientos 3
2. Asentamiento inicial 3
3. Compresión inmediata
Compresión o Consolidación Inmediata 4
Compresión o consolidación primaria. 4
Compresión o consolidación secundaria. 4
Deslizamiento superficial asociado a falta de resistencia por 4
baja presión de confinamiento
Terraplén arcilloso Terraplén Granular. 4
Fractura del muro por asentamiento producido por distorsión 5
elástica.
 Movimiento por cambios de humedad
 Efectos de la vegetación:
 Efecto de los cambios de temperatura:
 Efectos de la infiltración y las socavaciones
 Pérdida de soporte lateral:
Clasificación De Los Asentamientos 6
 Asentamiento inmediato.
 Asentamiento por consolidación secundaria.
 Asentamiento por consolidación secundaria.
Presión total, efectiva y neutra 7
Diagrama de la distribución de Presiones en un Suelo para 8
los Tiempos 0, T E ∞.
Modelo de Terzaghi en la consolidación unidimensional 9
Gráfica de deformación-tiempo de una prueba de 10
consolidación.
Método de la raíz cuadrada del tiempo 13
Carga de pre-consolidación. 13
Índice de comprensión 13
Coeficiente de comprensibilidad 14
Factores que influyen en el tipo de consolidación 14
Definición de parámetros de consolidación unidimensional 15
Parámetros de consolidación unidimensional 16
Procesos en la Consolidación 17
Consolidación Primaria 17
Ensayo de consolidación unidimensional 18
Objetivo 18
Definición 18
Equipo 18
Preparación de la muestra 19
Bibliografía 22
MECÁNICA DE SUELOS 1 (BR.M.J.R.P.)
ING. MARÍA DE LOURDES PAYAN ARJONA

2. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE MÉRIDA
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA TIERRA
INGENIERIA CIVIL
INTRODUCCIÓN
Todos los materiales experimentan deformación cuando se les sujeta a una
carga en sus condiciones de esfuerzo. Las características de esfuerzo de
deformación de los materiales estructurales tales como el acero y le concreto
son hoy suficientemente bien comprendidas para la mayoría de las
aplicaciones prácticas y puedes determinarse en el laboratorio razonable grado
de confianza.
El comportamiento de los suelos es complejo debido a su naturaleza granular y
a los minerales que la conforman. Un proceso de consolidación unidimensional
es de gran importancia en las obras civiles, más aun en el caso de suelos
saturados. Después de 1940 la consolidación de los suelos fueron tratados
analíticamente abordando teorías fundamentales con problemas sencillos, y fue
hasta después de 1970 cuando fue considerado como un problema muy
cercano a la realidad donde ya se empezaban a realizar caculos de
deformaciones de la naturaleza y de las propiedades de los suelos y lo ligado
que esta con la mecánica de suelos y la ingeniería.
A principio de los años 20s, Terzaghi, presento su obra “Erdbaumechanik”, que
hace de la mecánica de suelos una rama autónoma de la ingeniería, siendo el
mismo el primero en sugerir el procedimiento de prueba de la consolidación
unidimensional, en la utilizó un consolidómetro anteriormente llamado
odómetro. EL objetivo de los apuntes de la investigación de Terzaghi tiene el
objetivo de determinar los parámetros de las pruebas de consolidación
unidimensional.
Hoy en día es parte de nuestra formación profesional dominar estas técnicas y
conocimientos ya que sin esta preparación no tendríamos la capacidad de
tomar decisiones determinantes en el campo laboral, pues la falta del estudio
del comportamiento de los suelos cuando estos reciben cargas aplicadas se
generan asentamientos tal es el caso de la torre de pisa (en italiano: torre
pendiente di pisa) que por falta de un estudio de consolidación unidimensional
a llevado que la torre tenga un asentamiento o desplazamiento por exceso de
carga.
Dos aspectos del fenómeno de consolidación son más importantes:
 La magnitud de la deformación total que se presentan bajo carga.
 La evolución con el tiempo de la deformación sufrida por el suelo bajo
una carga determinada.
En el laboratorio de Ciencias de la Tierra de Ingeniería Civil del Instituto
Tecnológico de Mérida, tiene el objeto de conocer e investigar este
procedimiento, aplicado en suelos y determinar así, los parámetros necesarios
para calcular los asentamientos por cargas aplicadas a los suelos.
MECÁNICA DE SUELOS 1 (BR.M.J.R.P.)
ING. MARÍA DE LOURDES PAYAN ARJONA

3. CONSOLIDACIÓN DE UN SUELO
Se denomina consolidación de un suelo a un proceso de reducción de volumen de
los suelos finos cohesivos (arcillas y limos plásticos), provocado por la actuación de
solicitaciones (cargas) sobre su masa y que ocurre en el transcurso de un tiempo
generalmente largo. Producen asientos, es decir, hundimientos verticales, en las
construcciones que pueden llegar a romper si se producen con gran amplitud. Esto se
debe a que a una muestra de suelo se le aplica una carga por un periodo de tiempo y
ocurre que se reducen los vacios y el agua que presenta la muestra del suelo se drena
por la presión de la carga y por tal motivo se reduce su volumen lo que se le conoce
como un asentamiento.
ASENTAMIENTO Y COMPRENSIBILIDAD DE LOS SUELOS:
Causa de los asentamientos: Cuando actúa una carga vertical sobre la
superficie del terreno, se presenta el asentamiento, esto no es del todo
sorprendente porque, como se sabe por mecánica, el esfuerzo provoca
deformación y la aplicación de la carga provoca desplazamiento. Se debe
recordar, sin embargo, que el suelo se puede asentar por razones diferentes a
las cargas externas:
 Consolidación su propio peso.
 Desecación natural o debida a algún proceso industrial.
 Inundaciones.
 Ataque químico.
 Descomposición orgánica natural o a causa de algún agente externo.
 Hundimiento regional provocado por el bombeo de agua.
 Sismos, voladuras o vibraciones.
 Alivio de esfuerzos por excavación o construcción de un túnel en la
vecindad.
 Bombeo de agua para alguna construcción cercana.
 Movimientos tectónicos.
 Erosión subterránea o derrumbes.
El asentamiento provocado por las cargas superficiales, se atribuye
tradicionalmente a las causas siguientes:
Asentamiento inicial. Se debe al cambio en los esfuerzos cortantes en la
masa de suelos, esta deformación es análoga a la flexión de una viga, ocurre
con rapidez, el volumen del cuerpo que soporta la carga permanece
virtualmente inalterado. A medida que el área cargada se asienta, la superficie
alrededor de ésta se eleva en una cantidad que equilibra el volumen de
hundimiento.
Compresión inmediata. También conocida como “compresión inicial”, se
observa en los suelos no saturados debida a una reducción rápida del volumen
de vacíos. Los esfuerzos a la compresión la provocan y va acompañada por un
rápido incremento de los esfuerzos efectivos. En los suelos parcialmente
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4. saturados, al aumentar la compresión, el grado de saturación se incrementa y
cuando alcanza casi el 90%, pueden aumentar las presiones en el agua de los
poros, estas presiones de poro harán que se reduzca la compresión posterior y
se incrementen los esfuerzos efectivos, cuando la compresión es lenta, de
modo que su velocidad tiene un significado práctico, se conoce como
“consolidación”.
Compresión o consolidación primaria. Se debe a la reducción gradual del
volumen de vacíos bajo esfuerzos efectivos variables, es un cambio lento
provocado por los esfuerzos de compresión bajo la influencia de las presiones
de poro que resisten una reducción más rápida de volumen. A medida que
avanza la consolidación, se disipan las presiones de poro, la consolidación
primaria comienza justo después de la compresión inicial y termina, por
definición, cuando las presiones de poro son insignificantes.
Compresión o consolidación secundaria. La causa es la reducción gradual
de volumen del suelo bajo esfuerzos efectivos constantes, esta fase comienza
cuando las presiones de poro se vuelven aproximadamente cero y se supone
que continúa para siempre. Se debe a la formación lenta de los contactos entre
las partículas de arcilla que se encuentran bajo la influencia de los esfuerzos
cortantes, creados por un sistema de esfuerzos principales desiguales, sin
embargo, se cree que las arenas y otros suelos granulares no están sujetos a
consolidación secundaria.
Deslizamiento superficial asociado a falta de resistencia por baja presión
de confinamiento. Se debe al ajuste continuo respecto al cambio del esfuerzo
cortante bajo esfuerzos efectivos constantes, se supone que comienza justo
con el asentamiento inicial y continúa para siempre o hasta que la arcilla
adquiere suficiente resistencia adicional, mediante la consolidación, para
resistir el movimiento extraordinario. El deslizamiento superficial se relaciona
con el desplazamiento lateral alejándose de la parte sujeta a cargas de la
superficie, es mucho más marcado donde hay un bajo factor de seguridad
contra una falla de base ( FS< 1.2), es decir cuando un subsuelo arcilloso se
somete a cargas después de la etapa intermedia de cedencia, el deslizamiento
superficial se debe a la deformación plástica de los contactos entre partículas
de arcilla, se cree que los suelos granulares no experimentan deslizamiento
superficial
Terraplén arcilloso Terraplén Granular. Generalmente se supone que de
estas cinco causas que contribuyen al asentamiento, las cuatro primeras se
pueden predecir como entidades separadas mediante estimaciones y luego
sumarlas para tener el gran total. La quinta causa generalmente se maneja no
tratando de predecir su valor, sino tratando de que no ocurra. El deslizamiento
superficial (creep) ha servido para explicar el comportamiento a largo plazo sin
garantía de los terraplenes sobre arcillas blandas. La relación entre el
movimiento del suelo y la estabilidad de las estructuras asociadas a éste, es
bastante compleja, primero que nada, existen diferentes mecanismos que
puedan producir movimientos en el suelo y además hay muchos tipos de
estructuras, cada una con un diferente potencial para resistir el movimiento de
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5. la masa del suelo o ser afectadas por la misma. Es importante estar
conscientes que las condiciones de un suelo pueden cambiar, algunas veces
en alto grado, desde antes de la construcción, durante e incluso después de
ésta, la predicción de tales cambios representa la tarea más difícil para el
proyectista. Existen métodos por medio de los cuales se pueden estimar el
grado y el ritmo del asentamiento de los cimientos, debido a ciertos
mecanismos, estas estimaciones resultan bastante confiables siempre y
cuando las condiciones del suelo que se supusieron para el cálculo :
a) Sean una representación razonable de las condiciones reales.
b) Tengan probabilidad de persistir a lo largo del período de vida del edificio.
Se pueden considerar con brevedad varios mecanismos de movimientos
del suelo que son causas potenciales de asentamientos:
Compactación: La compactación es un proceso por medio del cual las
partículas del suelo se fuerzan a un estado de empaque de mayor proximidad,
con la correspondiente reducción de volumen y la expulsión de aire, para esto
se requiere alimentar energía mecánica. Los suelos más susceptibles son las
arenas en estado suelto o las arenas con gravas y material de relleno, en
especial las que se han depositado sin una compactación adecuada.
Distorsión elástica: La distorsión elástica se produce en todos los suelos casi
inmediatamente después de imponer la carga y el asentamiento causado por
este proceso se llama asentamiento inmediato.
Fractura del muro por asentamiento producido por distorsión elástica.
Movimiento por cambios de humedad: Algunos tipos de arcillas muestran un
aumento o una disminución muy notable de su volumen a medida que el
contenido de humedad aumenta o disminuye respectivamente, a las arcillas
que exhiben estas características se les llama arcillas contráctiles o arcillas
expansivas. El potencial de contracción y expansión de un suelo está
relacionado con su contenido de arcilla y su plasticidad, es decir su Actividad =
IP⁄ %partículas de arcilla (<2µm).
Efectos de la vegetación: Otro factor asociado con las arcillas muy plásticas
que puede producir asentamiento es el efecto de las raíces de los árboles, la
extracción de estos árboles significa que el suelo retendrá más humedad y se
presentará una expansión. Cuando es necesario eliminar árboles y arbustos
adultos del lugar de construcción, se debe permitir que pasen uno o dos
inviernos para lograr el equilibrio. La poda y la tala también pueden afectar la
pérdida de humedad del suelo y con ello provocar su expansión, el grado de
desecación y con él el potencial de expansión, se puede calcular comparando
las indicaciones del contenido de humedad y de límite líquido de muestras
tomadas cerca de los árboles existentes o recientemente eliminados, con
lecturas tomadas en suelo semejante sin árboles.
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6. Efecto de los cambios de temperatura: Los suelos de arcillas que se secan
por estar situados debajo de los cimentaciones de hornos, estufas y calderas,
pueden presentar contracciones bastantes severas. En los suelos de edificios
para almacenamiento refrigerado, también pueden presentarse expansiones
severas a menos que se cuente con algún tipo de aislamiento. En algunos
suelos como limos, arenas finas y materiales calcáreos, así como el yeso,
existe la posibilidad de que se produzca un levantamiento por helada, cuando
las temperaturas bajas son constantes.
Efectos de la infiltración y las socavaciones: La socavación es la remoción
de material por la acción de las aguas y corrientes superficiales, pero también
pueden ocurrir cuando se fracturan los drenajes y los ductos de agua, recintos
formados por atarjeas y estructuras similares, el flujo ascendente del agua
pueden causar una forma de inestabilidad llamada tubificación. En algunas
rocas y suelos, el cementante mineral en la matriz puede disolverse debido al
flujo de las aguas subterráneas, la formación de conductos subterráneos es
una de las principales características de las áreas de roca caliza y yeso, y
también es común que se llegue a presentar el derrumbe de este tipo de
formaciones.
Pérdida de soporte lateral: Una de las formas comunes de desplazamiento de
los cimientos, que suele conducir a fallas serias e incluso catastróficas, está
asociada con la excavación de pozos o zanjas profundas junto a las
cimentaciones, la capacidad de carga del suelo que está justo por debajo de
una cimentación, depende del soporte lateral producido por el suelo adyacente,
si se elimina este soporte lateral, como puede suceder en las excavaciones sin
apuntalamiento, el resultado más probable es un deslizamiento en el suelo que
esté debajo de la cimentación, arrastrando consigo dicha cimentación.
Clasificación De Los Asentamientos
1.- Asentamiento inmediato.- provocado por la deformación elástica del suelo
seco y de suelos húmedos y saturados sin ningún cambio en el contenido de
agua. Los cálculos de los asentamientos inmediatos se basan, generalmente,
en ecuaciones derivadas de la teoría de la elasticidad.
2.- Asentamiento por consolidación secundaria.- es el resultado de un
cambio de volumen en suelos saturados cohesivos debido a la expulsión del
agua que ocupa los espacios vacíos
3.- Asentamiento por consolidación secundaria.- se observa en suelos
saturados cohesivos y es resultado del ajuste plástico de la estructura del
suelo. Éste sigue al asentamiento por consolidación primaria bajo un esfuerzo
efectivo constante.
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7. PRESIÓN TOTAL, EFECTICA Y NEUTRA.
Se puede visualizar un suelo como un esqueleto de partículas sólidas que
encierra, un continuo de huecos que contiene agua y/o aire. Consideramos así
al agua y a las partículas sólidas, como incompresibles, no así al aire que es
altamente compresible; el volumen del esqueleto del suelo, puede cambiar
debido a la reubicación de las partículas sólidas en nuevas posiciones, esto
producido principalmente por el rodamiento y/o deslizamiento de las mismas,
dado por un correspondiente cambio en las fuerzas que reaccionan entre las
partículas. La compresibilidad efectiva del esqueleto del suelo, depende de la
disposición de las partículas sólidas. En un suelo totalmente saturado, como se
considera al agua incompresible, solo es posible una reducción de volumen, si
puede escapar algo de agua de los huecos. En un suelo seco, o parcialmente
saturado, siempre es posible una reducción del volumen debido a la
compresión del aire en los huecos, siempre que haya posibilidad de un
rodamiento.
El esfuerzo de corte solo puede ser resistido por el esqueleto de partículas
sólidas, a través de las fuerzas que actúan en los contactos entre partículas. El
esfuerzo normal puede ser resistido por el esqueleto del suelo, con un
incremento de las fuerzas que actúan entre partículas. Si el suelo es totalmente
saturado, el agua que rellena los huecos, también puede resistir el esfuerzo
normal, a través de un aumento de presión.
Terzagui en 1923 introdujo el principio de esfuerzo efectivo, una relación
intuitiva basada en datos experimentales. Este principio es válido únicamente
en suelos totalmente saturados, y relaciona los tres esfuerzos siguientes:
1.-Esfuerzo normal total (), en un plano con la masa de suelo, que es la
fuerza por unidad de área trasmitida en dirección normal a través de un
plano; (esfuerzo total).
2.-Presión de agua de poro (u) que es la presión del agua que rellena el
espacio hueco entre partículas sólidas;(esfuerzo neutro).
3.-Esfuerzo efectivo normal (’) en el plano, que representa el esfuerzo
transmitido a través del esqueleto únicamente; (esfuerzo efectivo).
La relación es:
Presión total efectiva.- es la carga total aplicada al suelo en una determinada
profundidad.
Presión efectiva.- se transmite a través de los contactos entre partículas. La
magnitud de la presión en estos contactos depende de la relación entre el área
total en un corte cualquiera y el área que aquellos ocupan. Puede haber rotura
de bordes, lo que origina una redistribución de las presiones y un
asentamiento.
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8. Presión neutra.- se transmite a través del agua, requiere, por lo tanto, que
haya continuidad de la misma. El suelo debe estar saturado.
DIAGRAMA DE LA DISTRIBUCIÓN DE PRESIONES EN UN SUELO PARA
LOS TIEMPOS 0, T E ∞.
Estado inicial tiempo t = 0
-Toda la tensión externa la toma el agua
que es incompresible por lo que no hay
cambio de volumen.
-Los granos no interfieren entre sí por lo
tanto no generan tensiones de fricción lo
que equivale a decir que no hay tensión
efectiva.
Estado intermedio tiempo t ≠ 0
El agua comienza a drenar, el volumen
total disminuye y los granos comienzan a
tocarse entre sí, por lo tanto generan
tensiones de fricción lo que equivale a
decir que hay tensión efectiva.
El agua sigue con presión y
disminuyendo por lo tanto la presión
Neutra es menos a la presión  aplicada.
Estado final tiempo t = ∞
El agua drenó, el volumen disminuyó, lo
que provocó un mayor contacto entre los
granos, de tal forma que ahora la
estructura granular es capaz de tomar la
totalidad de la carga externa, por lo tanto
no hay más presión neutra
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9. MODELO DE TERZAGHI EN LA CONSOLIDACIÓN
UNIDIMENSIONAL
Analogía del pistón con orificio estrecho (Terzaghi) Se puede representar la
analogía mecánica del proceso de consolidación unidimensional, por medio de una
relación simple. El esqueleto mineral se puede asociar con un resorte que se
comprime por las cargas impuestas al terreno.
La figura 2.2 muestra un resorte dentro de un cilindro relleno con agua, y un pistón,
provisto de una válvula, sobre el resorte. Se supone que no hay pérdida entre el
pistón y el cilindro, y que no hay fricción. El resorte, representa el esqueleto de
tierra compresible, el agua del cilindro representa el agua intersticial o de poro, y el
diámetro de la apertura de la válvula, representa la permeabilidad del suelo; el
cilindro en si, simula la condición del suelo, de ausencia de forma lateral.
ENTONCES:
P = M + W donde,
P = La presión aplicada al estrato de suelo.
M = El esqueleto de tierra compresible.
W = El agua intersticial o de poro.
También
= Presión total o esfuerzo total.
= Presión normal efectivo o esfuerzo efectivo.
u = Presión de poros o esfuerzo neutro.
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10. Figura 2.2: Analogía mecánica de la consolidación.
Supongamos una carga colocada sobre el pistón, con la válvula cerrada fig. (c),
considerando que el agua es incompresible, el pistón no se ha de mover,
mientras la válvula se mantenga cerrada, con el resultado de que no se puede
transmitir carga alguna al resorte: el agua absorbe la carga; con un aumento de
presión en ella, igual a la carga dividida por el área del pistón. Esta situación
con la válvula cerrada, corresponde a la condición no drenada del suelo.
Si se abre la válvula, el agua es forzada a salir por ella, a un régimen que
depende del diámetro del orificio de la válvula. De este modo, puede moverse
el pistón y comprimirse el resorte al ir transfiriéndose gradualmente la carga
hacia el, fig. (d). En cualquier instante el aumento de carga del resorte,
corresponde a la reducción en presión del agua. Eventualmente, como se ve en
la fig. (e), toda la carga ha de ser soportada por el resorte, y el pistón alcanzara
el reposo, situación que corresponde a la condición de drenado del suelo. En
cualquier momento, la carga llevada por el resorte, representa el esfuerzo
normal efectivo en el suelo, la presión de agua en el cilindro, representa a la de
agua de poro, y la carga en el pistón, el esfuerzo normal total.
GRAFICA DE DEFORMACIÓN-TIEMPO DE UNA PRUEBA DE
CONSOLIDACIÓN
Para una carga incrementada dada de la prueba de laboratorio, la gráfica de
deformación versus log de tiempo del espécimen se muestra en la curva 1. Las
siguientes construcciones son necesarias para determinar cv:
1. Extienda las porciones de línea recta de las consolidaciones primarias y
secundarias hasta que se intersequen en A. La ordenada de A es
representada por d100, es decir, la deformación al final del 100% de
consolidación primaria.
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11. 2. La porción curva inicial de a gráfica de deformación versus log t es
aproximada a una parábola sobre la escala natural. Seleccione tiempo t 1
y t2 sobre la porción curva tal que t2 = 4t1. Haga la diferencia de la
deformación del espécimen durante el tiempo (t2-t1) igual a x.
Curva 1. Método del logaritmo del tiempo para determinar el coeficiente de
consolidación
3. Dibuje una línea horizontal DE tal que la distancia vertical BD es igual a
x. La deformación correspondiente a la línea DE es d 0 (es decir, la
deformación para 0% de consolidación).
4. La ordenada del punto F sobre la curva de consolidación representa la
deformación a 50% de consolidación primaria y abscisa representa el
tiempo correspondiente (t50).
5. Para un grado de consolidación promedio del 50%, Tv=0.197 (Tabla 1).
o
Donde Hdr= trayectoria de drenaje prometió más larga durante la consolidación.
Para especímenes drenados por arriba y abajo, Hdr es igual a la mitad de la
altura promedio del espécimen durante la consolidación. Para especímenes
drenados únicamente por un lado, Hdr es igual a la altura promedio del
espécimen durante la consolidación.
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12. Tabla 1. Variación del factor de tiempo con el grado de consolidación.*
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13. MÉTODO DE LA RAIZ CUADRADA DEL TIEMPO
Graficar la curva la relación de vacíos (e) versus presión (P) en escala
algorítmico (curva 2):
Curva 2. Curva de comprensibilidad.
Está gráfica es conocida como: Curca de Comprensibilidad, que permite
determinar la carga de pre-consolidación Pc, en kg/cm2, los índices de
comprensión, expansión y comprensibilidad, de la siguiente manera:
CARGA DE PRE-CONSOLIDACIÓN
1. Estime el punto máximo de curvatura, en la rama de carga (B).
2. En el punto (B) dibuje una línea tangente (C), y una línea paralela al eje
de las presiones (D), y trace la bisectriz de estas dos rectas (E).
3. Extienda una tangente que pase por la parte lineal de la curva de carga
(curva-virgen) (F), hasta la intersección con la bisectriz (E) en el punto
(G).
4. La proyección del punto (G) sobre el eje de las abscisas define la carga
de pre-consolidación, Pc.
ÍNDICE DE COMPRENSIÓN
La pendiente de la curva virgen del tramo de carga determina el índice de
compresión Cc, mediante la siguiente expresión:
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14. Donde:
: Variación de la relación de vacíos.
: Variación de los logaritmos de la presión.
La pendiente de la parte recta del tramo de descarga determina el índice de
expansión Ce, mediante la siguiente expresión:
Donde:
: Variación de la relación de vacíos.
: Variación de los logaritmos de la presión.
COEFICIENTE DE COMPRENSIBILIDAD
La pendiente de la curva virgen del tramo de carga determina el índice de
compresibilidad av, mediante la siguiente expresión:
Determinar y registrar el coeficiente de permeabilidad (k), mediante la siguiente
ecuación:
Por lo tanto Cvm y em, se determinan así:
Donde:
Cv1= Coeficiente de compresibilidad correspondiente a la presión del punto e1.
Cv2= Coeficiente de compresibilidad correspondiente a la presión del punto e2.
Cvm= Media aritmética entre el coeficiente Cv1 y Cv2.
Em= Media aritmética entre e1 y e2.
K= Coeficiente de permeabilidad en cm2/s.
FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TIPO DE CONSOLIDACIÓN
Para poder comprender el proceso de consolidación tenemos que tomar en
cuenta algunas consideraciones que afectan de una u otra forma este proceso,
la pregunta inmediata a estas consideraciones podría ser, ¿Cuáles son los
Mecánica de Suelos I Página 14

15. factores que influyen para que el agua se mueva o fluya a través de un medio
poroso como el suelo?
Estos factores pueden ser:
 La permeabilidad del suelo
 La compresibilidad del suelo
 El tiempo
DEFINICIÓN DE PARÁMETROS DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
Coeficiente de consolidación
Indica el ritmo de consolidación de un suelo bajo un determinado incremento de
carga, y se expresa como CV = k / (mV) donde k es la permeabilidad en la
dirección del flujo, el peso específico del agua, y mV el coeficiente de
deformación volumétrica.
Coeficiente de compresibilidad volumétrica
Relación de la variación de tensión σ con la variación relativa de la altura de
la muestra, , o sea:
FACTOR DE TIEMPO
Dependiendo del material la consolidación puede variar entre un proceso en
segundos (como la arena) o un proceso que dure décadas como la arcilla
debido a la diferencia de conductividad hidráulica. A partir de la diferencia en el
tiempo de la consolidación, podemos hablar de consolidación primaria
(duración de meses o unos pocos años) y consolidación secundaria (décadas o
cientos de años).
0%, 50%, 100% DE CONSOLIDACIÓN PRIMARIA
La curva de consolidación en trazado semilogaritmico presenta la ventaja de
que en ella se define por un tramo recto muy preciso generalmente: la parte en
donde la consolidación secundaria ya que se hace notable. Esto permite, por
simple inspección, definir la zona en la que la consolidación primaria se
completa; prácticamente hablando, esta zona es de la correspondiente a la
transmisión entre la parte inclinada de amplia curvatura y el tramo recto final.
ÍNDICE DE EXPANSIÓN
Es apreciablemente menor en magnitud que el índice de compresión y es
generalmente determinado por medio de pruebas en laboratorio.
Fue expresado por Nagaraj y Murty.
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16. ÍNDICE DE COMPRESIÓN (Cc)
Podemos determinar el índice de compresión para un asentamiento en campo
causado por consolidación por medio de una construcción gráfica después de
obtener los resultados de pruebas de laboratorio para la relación de vacíos -
presión.
Terzaghi y Peck (1967) propusieron expresiones empíricas para el índice de
compresión. Para arcillas inalteradas:
Cc = 0.009(LL-10)
Donde LL = Límite Líquido (%).
Con base en observaciones de varias arcillas naturales, Nagaraj y Murty
expresaron el índice de compresión como:
PARÁMETROS DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
COEFICIENTE DE CONSOLIDACIÓN
Ensayo de Consolidación
Generalidades
Cuando se somete un suelo cohesivo saturado a un incremento de carga,
ocurre un traspaso de esta carga desde el agua a la estructura de suelo en el
tiempo. Inicialmente, de acuerdo a la teoría, ese incremento de carga exterior lo
toma integralmente el agua debido a que, por una parte, es incompresible, y
por otra, el suelo del que estamos hablando presenta una baja permeabilidad.
Este incremento de carga tomado por el agua produce excesos en la presión
neutra por sobre las presiones hidrostáticas. Al cabo de un tiempo t, parte de
este exceso de presión neutra es disipado, transfiriéndose esa parte de la
carga a la estructura de suelo, resultando en un incremento de tensiones
efectivas. El resultado de este incremento gradual de tensiones verticales
efectivas produce asentamientos en terreno.
Cuando el suelo es permeable, como es el caso de un suelo granular, o cuando
la carga se aplica a un suelo fino seco (o con bajo grado de saturación), el
proceso de deformación con reducción en el índice de vacíos tiene lugar en un
período tan corto que es posible considerar el proceso como instantáneo. En
estos casos existe una deformación vertical prácticamente inmediata, pero no
se reconoce como consolidación.
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17. Procesos en la Consolidación
Una arcilla puede encontrarse en terreno normalmente consolidada (arcilla NC)
o preconsolidada (arcilla PC). Se dice que una arcilla es normalmente
consolidada cuando nunca fue sometida en su pasado geológico a cargas
mayores que las existentes ahora en terreno. Por otro lado, si la arcilla estuvo
en el pasado cargada por estratos de suelo que fueron posteriormente
erosionados, o por cargas de hielo en una época glacial, se la denomina
preconsolidada (también existe la preconsolidación por secamiento o por
descenso de la napa freática con posterior recuperación).
El ensayo permite igualmente conocer si se trata de una arcilla NC o PC tras
comparar la tensión efectiva que la muestra tiene en terreno (a partir de la
estratigrafía y profundidad de la muestra) con la presión de preconsolidación
que, como se verá más adelante, se obtiene de la curva de consolidación.
Consolidación Primaria
De acuerdo a los resultados del ensayo, se obtiene la curva de consolidación,
(ver figura 1). Esta curva representa el fin de la transferencia de cargas desde
los excesos de presión neutra a la estructura de suelo, o en otras palabras, el
fin del proceso de consolidación primaria. A partir de esta curva – siempre que
ella sea representativa del estrato de suelo, por lo que suele ser el resultado de
varios ensayos de consolidación sobre diferentes muestras inalteradas del
mismo estrato -se puede calcular el asentamiento final de un estrato de arcilla
saturada normalmente consolidada sometida a un incremento de carga Δq .
El asentamiento está dado por:
H 
C   
 '  '
S  
Log  v o 
1 o
e   vo' 
Donde:
S: asentamiento del estrato de suelo (arcilla o suelo fino saturado)
H: espesor del estrato de suelo
eo: índice de vacíos inicial
σ’vo : tensión vertical efectiva inicial (antes de la aplicación de sobrecarga)
 ': incremento de tensión efectiva (o sobrecarga), la cual producirá la

consolidación
C = Cc índice de compresibilidad que es la inclinación de la recta virgen de la
curva de consolidación en escala semi-logarítmica
Para el caso de un estrato de arcilla preconsolidada, existirán dos casos
posibles:
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18. (a) El primero corresponde a un incremento de carga tal, que sumado a la
tensión vertical efectiva existente (a la profundidad que se obtuvo la muestra)
no supera la presión de preconsolidación (calculada gráficamente como se
indica en Figura 1). En este caso se utiliza la misma fórmula anterior, pero con
el valor de C = Cr (índice de recompresión)
(b) El segundo caso se refiere a un incremento de carga que sumado a la
tensión vertical efectiva existente (a la profundidad de la muestra), supera la
presión de preconsolidación. En este caso la fórmula contendrá dos términos,
uno que corresponde a la deformación según la curva de recompresión y el
otro a la deformación según la curva virgen.
Método de Casagrande para la Determinación Gráfica de la Tensión de
Preconsolidación, σ pc’.
En el gráfico e – Log σv’:
1. Ubicar punto 1, punto de máxima curvatura
2. Trazar la recta 2, tangente por el punto 1
3. Trazar la recta 3, horizontal por el punto 1
4. Trazar la bisectriz de la recta tangente 2 y la horizontal 3
5. Prolongar recta de la curva virgen o curva normalmente
consolidada
La intersección de las rectas 4 y 5 determina en abscisas el valor de σ pc’
ENSAYO DE CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL
OBJETIVO:
Determinar en el laboratorio la compresión total del suelo saturado, confinado
lateralmente y sometido a determinados incrementos de carga axial, y la
evolución en el tiempo de las deformaciones producidas por estos incrementos
de carga.
DEFINICIÓN
La consolidación del suelo es un proceso gradual que implica disminución de
su volumen acompañado de escape de agua y transferencia de esfuerzos, en
función del tiempo.
EQUIPO
1. Unidad de consolidación.
2. Torno de labrado para muestras, con sus accesorios (navaja y sierra).
3. Cronómetro, aproximación 0.1 segundo.
4. Balanza de precisión, aproximación 0.1 g.
5. micrómetro, aproximación 0.0025 mm.
6. Calibrador.
7. Placa de vidrio (15 * 15cm).
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19. 8. Regla metálica rígida afilada.
9. Equipo para determinar el contenido de agua.
La unidad de consolidación, consiste de un consolidómetro y bastidor de carga.
Según el tipo de anillo hay dos tipos consolidómetros:
PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
El ensayo se realiza usando muestras de suelo generalmente de 6.4cm de
diámetro con 2.5cm de altura; y, 11.28cm de diámetro con 3.82cm de altura, las
mismas que son inalteradas en ciertos casos.
Las muestras inalteradas se obtienen de dos maneras:
1. Cortándoles de un bloque extraído de un P.C.A.
2. Extrayéndolas en un muestreador Shelby.
PROCEDIMIENTO DE PREPARACIÓN
1. Determinar y registrar la altura, diámetro interior y peso del anillo de
consolidación a usarse, en el formulario LMS-2009-21.
2. Cortar la muestra de ensayo, cuyo espesor sea el doble de la altura del
anillo de consolidación, y de tamaño ligeramente mayor que el diámetro
interior del anillo. Labrar burdamente la muestra de tal forma que su
estratigrafía tenga la misma orientación en el consolidómetro como in
situ.
3. Colocar el anillo de consolidación en el torno de labrado y centrar la
muestra en el anillo (Foto 9-4).
4. Labrar el suelo con una herramienta de corte adecuada, girando
lentamente el torno de labrado, la herramienta deberá ajustarse al anillo
de tal forma que el suelo tenga un diámetro ligeramente superior al del
interior del anillo, por lo que se requerirá una pequeña presión para
insertar la probeta de suelo en el anillo.
5. Continuar labrando al suelo hasta que la probeta sobresalga por lo
menos 0.3cm por debajo del extremo inferior del anillo.
6. Durante el labrado, obtener al menos tres muestras representativas (ver
tabla 2-1) para la determinación del contenido de agua.
7. Remover cuidadosamente el exceso de suelo de la parte superior de la
muestra, con una regla rígida y afilada enrasar la probeta exactamente
al nivel del borde del anillo de consolidación.
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20. 8. Colocar la placa de vidrio en la parte superior de la probeta. Invertir la
posición de la probeta y el anillo y enrasar la cara inferior.
9. Determinar el peso del anillo con la probeta de suelo, por diferencia
determinar y registrar el peso de la probeta de suelo.
De los cuidados que se tenga en la preparación de las muestras depende en
mucha parte la validez de los resultados obtenidos.
COLOCACIÓN DEL CONSOLIDÓMETRO EN EL BASTIDOR DE CARGA
CONSOLIDÓMETRO DE ANILLO FIJO
1. Fijar el disco de carga con la esfera de acero al yugo del bastidor de
carga.
2. Colocar el consolidómetro sobre la placa del bastidor de carga, bajo el
yugo que estará provisto del disco de carga articulado por medio de la
esfera de acero. Es importante que las piedras porosas estén centradas
sobre la muestra para evitar que se remuerdan contra el anillo e impidan
la consolidación del suelo.
3. Asegurar que no haya juego entre el yugo de carga y el consolidómetro
y fijar el puente horizontal de soporte del micrómetro sobre el yugo. A
continuación colocar el micrómetro en el sitio correspondiente y ajustar
el tornillo de fijación.
PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
1. Colocar en los portapesas las primeras pesas que producirán una
presión de 0.025Kg/cm², que servirán para poner en contacto todas las
piezas metálicas y la muestra de suelo antes de iniciar el ensayo
propiamente dicho, bajo esta carga de ajuste determinar la lectura inicial
del micrómetro.
2. Colocar las pesas necesarias simultáneamente y sin golpe de tal forma
de producir sobre el suelo una presión de 0.5kg/cm².
3. Registrar la hora de aplicación de la carga y luego determinar registrar
las lecturas del micrómetro en intervalos de tiempo sugeridos como: 15,
30 y 45 seg, 1, 2, 4, 8, 15, 20, 30, 60, 90, y 120 minutos o hasta que se
defina la consolidación primaria, a partir de la hora de aplicación inicial
de la carga.
4. Al día siguiente, aumentar las pesas al portapesas de tal forma de
obtener sobre el suelo una presión de 1Kg/cm². Determinar y registrar
las lecturas del micrómetro para los tiempos establecidos.
5. Repetir el paso 4, para presiones de 2, 4, 8 y 16 Kg/cm².
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21. 6. Para cada uno de los incrementos de presión, llevar un registro de la
forma como progresa la deformación del suelo en función del tiempo,
haciendo uso del micrómetro y del cronómetro respectivamente,
formulario LMS-2009-19.
7. Después de que la presión de 16Kg/cm² ha permanecido aplicada sobre
el suelo 24 horas, iniciar el proceso de descarga disminuyendo la
presión a 4Kg/cm² y luego a 2, 1 y 0,5 Kg/cm². Entre cada una de las
descargas dejar actuar la presión durante horas o hasta no observar
variación en la lectura del micrómetro. Determinar y registrar las lecturas
del micrómetro en intervalos de tiempo sugeridos como: 15 y 30 seg., 1,
2, 4, 8 y 15 min, 1 y 2 horas.
8. Remover el consolidómetro del bastidor de carga, desarmarlo y extraer
el anillo con el suelo, secar la superficie del anillo y suelo. Determinar y
registrar el peso del conjunto.
9. Colocar el anillo y suelo en el horno de secado a temperatura constante.
Luego de 24 horas determinar y registrar el peso del conjunto, y por
diferencia determinar y registrar el peso del suelo seco (Ws).
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22. BIBLIOGRAFIA
Mecánica de suelos, Tomo 1, Fundamentos de la Mecánica de Suelos.
Juárez Badillo, Eulalio y Rico Rodríguez, Alfonso
Edit. LIMUSA
Ed. 2010
642 págs.
Fundamentos de Ingeniería Geotécnica
Braja M. Das
Edit. Thomson Learling
Ed. 2001
585 págs.
Guía Académica de Prácticas de Laboratorio de Mecánica de Suelos I.
Universidad Central de Ecuador
Facultad de Ingeniería, Ciencias Físicas y Matemáticas.
Laboratorio de Mecánica de Suelos
2009-2010
http://es.scribd.com/doc/53086709/21/DETERMINACION-DEL-COEFICIENTE-DE-
PERMEABILIDAD
Flujo de Agua a través del Suelo
Dr. Raúl Flores Berrones
Asociación Mexicana de Hidráulica
Instituto Mexicano de Tecnología del Agua
Ed. 4
México, 2010
http://www.revistatlaloc.mx/publi_AMH/Flujo%20del%20agua%20a%20traves%20de%20los%20suelos.pd
f
Geología y Geotecnia, Permeabilidad de Suelos
Mg. Ing. Silvia Angelone, Ing. Maria Teresa Garibay y Marina Cauhapé Casaux
Universidad Nacional de Rosario
Facultad de Ciencias Exactas, Ingeniería y Agrimensura
Septiembre 2006.
http://fiselect2.fceia.unr.edu.ar/geologiaygeotecnia/Permeabilidad%20en%20Suelos.pdf
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