Diapositivas preparadas para la clase de Geotecnia en el Posgrado de Geotecnia de la UAQ.

1. Consolidación Secundaria

2. Cuando se aplica un incremento de carga al espécimen de prueba en el odómetro,
se obtiene una curva de consolidación.
(Zeevaert, 1983)

3. Se puede observar que la compresión volumétrica no termina como lo predice la
teoría, en cuanto la consolidación teórica esta en la cercanía de Tv = 1.0, la
compresión volumétrica continua ocurriendo.
(Zeevaert, 1983)

4. La rama inclinada después de ese quiebre se conoce en la mecánica de suelos
como consolidación secundaria y en algunos suelos juega un papel muy
importante.
(Zeevaert, 1983)

5. ¿Qué suelos?
• Aquellos que exhiban viscosidad intergranular:
• Arcillos lacustres y marinas
• Arcillas limosas lacustres y marinas
• Limos arcillosos lacustres y marinos
• Limos lacustres y marinos
• Aquellos que tengan coloides orgánicos.
Estos suelos deben estar saturados y con bajos
gradientes hidráulicos.
𝑖 =
Δ𝐻
Δ𝐿

6. 2 Procesos de consolidación
La tasa de asentamiento de suelos arcillosos se controla por dos
procesos de consolidación:
• Consolidación primaria: Cambios en el esfuerzo efectivo, expulsión
del agua de los poros y la transferencia de carga del exceso de presión
de poro al esqueleto del suelo.
• Consolidación secundaria: Asentamiento que ocurre en un esfuerzo
efectivo constante, después de que el exceso de la presión de poro se
ha disipado completamente.

7. 2 Procesos de consolidación
La tasa de deformación asociada con la consolidación se considera la
suma de dos componentes:
• Un componente relacionado con la consolidación primaria, que
depende de la presión de poro.
• Un componente relacionado con la consolidación secundaria, que
depende de la deformación viscoelástica o viscoplástica.

8. Componente de consolidación primaria
(presión de poro)
Teoría 1D de Terzaghi
Briaud, 2013

9. Componente de consolidación secundaria
(deformación viscoelástica o viscoplástica)
Modelos fenomenológicos de
reptación (creep) o de modelos
más complejos que toman en
cuenta los cambios de carga,
deformación y tasa de
deformación.
Δ𝜎
𝜀
Δ𝜀
Δ𝑡
(Zeevaert, 1986)

10. Entender físicamente que ocurre…
• Aún queda en debate, pero hay un consenso de que la consolidación
secundaria ocurre a escala microscópica, a nivel de las partículas de
arcilla (>0.002 mm).
(Zeevaert, 1986)

11. Dos hipótesis de este mecanismo microestructural
1. La consolidación secundaria se controla por la naturaleza friccional
y viscosa de las zonas de contactos entre partículas.
a) Fuerzas esqueléticas por cargas externas, b) fuerzas a nivel partículas y c) fuerzas a nivel de
contacto (Baumgarten, 2006 y Santamarina, 2003)

12. Dos hipótesis de este mecanismo microestructural
1. La consolidación secundaria se controla por la naturaleza friccional
y viscosa de las zonas de contactos entre partículas.
a) Fuerzas esqueléticas por cargas externas, b) fuerzas a nivel partículas y c) fuerzas a nivel de
contacto (Baumgarten, 2006 y Santamarina, 2003)
La consolidación secundaría es el resultado de partículas cercanas que
se deslizan relativo a otras partículas por cambios en microesfuerzos.

13. Dos hipótesis de este mecanismo microestructural
2. La consolidación secundaria se atribuye al drenaje de los
microporos después de que el exceso de presión de poro se ha
disipado de los macroporos.

14. Dos hipótesis de este mecanismo microestructural
2. La consolidación secundaria se atribuye al drenaje de los
microporos después de que el exceso de presión de poro se ha
disipado de los macroporos.
La consolidación secundaría es el resultado de la disipación del agua de
poro en los microporos de la estructura de la arcilla.

15. 𝐶𝛼 =
Δℎ
ℎ𝑜 Δ log 𝑡
𝐶𝛼 =
1
ℎ𝑜
∙
Δℎ
Δ log 𝑡

16. 𝐶𝛼 =
1
ℎ𝑜
∙
Δℎ
Δ log 𝑡
Δℎ
Δ log 𝑡
ℎ𝑜

17. (Zeevaert, 1983)
Baja Viscosidad
Alta Viscosidad
Muy Alta Viscosidad
La consolidación secundaria y su índice de compresión secundaria depende de la viscosidad intergranular:

18. Debido a que su medición es complicada por el tiempo de prueba y la teoría no esta del todo fundamentada, se
tienen algunos datos de referencia que usa una relación con el coeficiente de compresibilidad principal:

19. Bibliografía
Briaud, J. L. (2013). Geotechnical engineering: unsaturated and saturated soils.
John Wiley & Sons.
Cosenza, P., & Korošak, D. (2014). Secondary consolidation of clay as an anomalous
diffusion process. International Journal for Numerical and Analytical Methods in
Geomechanics, 38(12), 1231-1246.
Markgraf, W. (2006). Microstructural changes in soils rheological investigations in
soil mechanics (Doctoral dissertation).
Schiffman, R. L., Ladd, C. C., & Chen, A. T. F. (1966). The secondary consolidation of
clay. In Rheology and Soil Mechanics/Rhéologie et Mécanique des Sols (pp. 273-
304). Springer, Berlin, Heidelberg.
Zeevaert, L. (1983). Foundation engineering for difficult subsoil conditions. Van
Nostrand Reinhold Company.
Zeevaert, L. (1986). Consolidation in the intergranular viscosity of highly
compressible soils. In Consolidation of soils: testing and evaluation. ASTM
International.