Consolidacion de suelos

¿CÓMO SE DEFORMA EL SUELO SATURADO?¿CÓMO SE DEFORMA EL SUELO SATURADO?
INTRODUCCIÓN A LA CONSOLIDACIÓNINTRODUCCIÓN A LA CONSOLIDACIÓN
Por su historia geológica el suelo tiene una estructura
A efectos prácticos tanto las partículas del suelo comoA efectos prácticos, tanto las partículas del suelo como
el agua son indeformables, de forma que los cambios
de volumen o las distorsiones del suelo se deben a una
reordenación de sus partículas, que giran y/o deslizanp , q g y
unas sobre otras:
Tomadas de González Vallejo, L. et al (2000)
MATERIAL
Compresibilidad
volumétrica C
(m2/MN)
C/Cw
Partículas de suelo 1,5 - 3,0.10-5 0,03 – 0,06
'C∆
∆V
Agua 0,0005 1
Esqueleto sólido
del suelo
Baja compresibilidad 0,05 100
Alta compresibilidad 1,5 300
Si l l tá t d
'C∆
V
V
σ=
Si el suelo está saturado:
Compresión: No es más que una reducción de huecos y un reordenamiento de lasCompresión: No es más que una reducción de huecos y un reordenamiento de las
partículas hacia una estructura más densapartículas hacia una estructura más densa
Luis Ortuño
partículas hacia una estructura más densapartículas hacia una estructura más densa
Hinchamiento: Aumento de huecos, con reordenamiento de partículas hacia unaHinchamiento: Aumento de huecos, con reordenamiento de partículas hacia una
estructura más abierta (menos densa)estructura más abierta (menos densa)
¿CÓMO SE DEFORMA EL SUELO SATURADO?¿CÓMO SE DEFORMA EL SUELO SATURADO?
INTRODUCCIÓN A LA CONSOLIDACIÓNINTRODUCCIÓN A LA CONSOLIDACIÓN
En definitiva:
Para que el SUELO SATURADO REDUZCA SU VOLUMEN se han de reducir losPara que el SUELO SATURADO REDUZCA SU VOLUMEN se han de reducir los
huecos, es decir, SE HA DE EXPULSAR AGUA. Las partículas se reordenan en
una estructura más densa (más resistente)
Para que el SUELO SATURADO AUMENTE SU VOLUMEN han de aumentar los
huecos, es decir, HA DE ENTRAR AGUA. Las partículas se reordenan en una
estructura más abierta (menos resistente)estructura más abierta (menos resistente)
PERO…..PERO…..
u
¡¡¡¡ EL AGUA SÓLO SE MUEVE POR¡¡¡¡ EL AGUA SÓLO SE MUEVE POR
DIFERENCIAS EN ALTURADIFERENCIAS EN ALTURA
PIEZOMÉTRICA !!!!PIEZOMÉTRICA !!!!
wγ
u
zh +=
Luis Ortuño

CONCEPTO DECONCEPTO DECONCEPTO DECONCEPTO DE
CONSOLIDACIÓNCONSOLIDACIÓN
SUELOS NORMALMENTESUELOS NORMALMENTE
CONSOLIDADOS Y SUELOSCONSOLIDADOS Y SUELOS
SOBRECONSOLIDADOSSOBRECONSOLIDADOS
Luis Ortuño
Calle 5 de Mayo. México DF. 1982 y 2007 (extraídas de internet)
CONCEPTO DE CONSOLIDACIÓNCONCEPTO DE CONSOLIDACIÓN
1.- Al cargar el terreno se producen cambios
inmediatos en las tensiones totales que
actúan sobre él (∆σv ).( v )
2.- Si el suelo se encuentra saturado, el
postulado de Terzaghi establece que estos
incrementos de tensión total podrán dirigirse aincrementos de tensión total podrán dirigirse a
incrementar las tensiones efectivas y/o las
presiones intersticiales:
á
u´ ∆+σ∆=σ∆
Tomada de González Vallejo, L. et al (2000)
3.- El efecto de una carga no infinitamente extensa está limitado a una cierta zona de
influencia (ver figura). En consecuencia, será en esa zona donde el suelo sufrirá los
cambios de tensión y, en particular, la eventual sobrepresión intersticial (∆u) generada
Luis Ortuño
y p p ( ) g
por la carga. Fuera de ella, las condiciones iniciales de equilibrio (σ0, u0) se
mantendrán inalteradas

4.- La diferencia de presión intersticial (y de
altura piezométrica h) así producidas daránp ) p
lugar a un flujo de agua, que se dirigirá “desde
puntos de mayor h hacia la puntos de menor h”.
En el caso de la figura, al ser ∆u>0 dentro de la zona de
influencia, desde el interior de la misma hacia el exterior
5.- A medida que el agua “escape”, laq g p ,
sobrepresión intersticial (∆u) irá disminuyendo y
la presión efectiva (∆σ’) aumentando en la
misma medida (para cumplir en todo momento
el postulado de Terzaghi).
u´ ∆+σ∆=σ∆ u∆+σ∆σ∆
6.- El proceso será lógicamente transitorio. El flujo cesará cuando desaparezcan las
sobrepresiones intersticiales y se alcancen de nuevo en toda la masa de suelo las
Luis Ortuño
sobrepresiones intersticiales y se alcancen de nuevo en toda la masa de suelo las
condiciones de equilibrio que marquen las condiciones hidrogeológicas de contorno (u =
u0; ∆u=0 en el caso particular de la figura)
Con expresiones o ecuaciones simples:
Inmediatamente tras la aplicación de la
carga:
inicialinicial u´ ∆+σ∆=σ∆
carga:
Transcurrido un cierto tiempo t:
u´ ∆+σ∆=σ∆ tt u∆+σ∆=σ∆
inicialtinicialt ´´uu σ∆>σ∆⇒∆<∆
donde:
Finalmente, al alcanzar el equilibrio:
´
⎧ = ∆σ∆σ'
Luis Ortuño
finalfinal u´ ∆+σ∆=σ∆ donde:
⎩
⎨
⎧
=
=
0∆u
∆σ∆σ final

CONCEPTO DE CONSOLIDACIÓN (RESUMEN)CONCEPTO DE CONSOLIDACIÓN (RESUMEN)
En resumen, las fases que se dan cita al cargar un suelo saturado
son:
1.- La aplicación de carga origina de forma inmediata un
incremento de tensión total (∆σ) en una cierta zona del terreno, en
el entorno del área de aplicación de la carga.p g
2.- Obedeciendo el postulado de Terzaghi, ∆σ se divide instantáneamente en una cierta
combinación inicial de incremento de tensión efectiva, ∆σ’inicial, e incremento de presión intersticial,
∆uinicial (la división depende del tipo de carga)
3.- La aparición de ∆uinicial da lugar a una diferencia de altura piezométrica en el suelo (∆h), y por
tanto a un flujo de agua.
4.- A medida que progresa el flujo, disminuye el “exceso de presión intersticial” ∆uinicial en el interior
de la zona de influencia, y la tensión efectiva aumenta en la misma medida para seguir cumpliendo
el postulado de Terzaghi.
5.- Cuando finalmente se alcanza el equilibrio y desaparece la sobrepresión intersticial (∆u=0), todo
el incremento de tensión total aplicado en origen se habrá transformado íntegramente en tensión
efectiva.
Luis Ortuño
EL PROCESO DESCRITO DE DISIPACIÓN DE EXCESOS DE PRESIÓN INTERSTICIAL
GENERADOS POR UNA APLICACIÓN DE CARGA EN EL TERRENO SE DENOMINA
CONSOLIDACIÓN.
Como en todo problema de filtraciones, la mayor o menor facilidad para
VELOCIDAD DE CONSOLIDACIÓN
p y p
que se produzca el flujo (y, en este caso, la correspondiente disipación de
la sobrepresión intersticial) dependerá, entre otras cosas, de la
permeabilidad del terreno:
En un suelo granular de permeabilidad elevada el flujo será muy rápido y la disipaciónEn un suelo granular, de permeabilidad elevada, el flujo será muy rápido y la disipación
ocurrirá de forma prácticamente simultánea con la aplicación de la carga (consolidará
rápidamente).
Por el contrario, en una arcilla de muy baja permeabilidad el flujo será lento, y la
disipación se podrá dilatar a lo largo de un periodo de tiempo considerable (consolidará
lentamente)lentamente).
Luis Ortuño

Con un poco más de generalidad, la mayor o menor rapidez en disipar excesos (o defectos) de
presión intersticial dependerá de varios factores, entre los que cabe destacar:
la permeabilidad del terreno
la velocidad de aplicación de la carga
la existencia y proximidad de zonas o capas drenantes
Luis OrtuñoTomada de González Vallejo, L. et al (2000)
De los mecanismos descritos derivan dos conceptos fundamentales de la práctica geotécnica
habitual: las condiciones de carga “sin drenaje” (a veces llamada de forma un tanto confusa
“CARGA SIN DRENAJE” Y “CARGA CON DRENAJE”“CARGA SIN DRENAJE” Y “CARGA CON DRENAJE”
habitual: las condiciones de carga sin drenaje (a veces llamada, de forma un tanto confusa,
carga “a corto plazo”), y las condiciones de carga “con drenaje” (también denominada “a largo
plazo”).
Diremos que un proceso de carga se produce en condiciones “sin
drenaje” cuando las condiciones existentes (velocidad de carga,
permeabilidad del terreno, etc) hagan razonable suponer que en el
momento de la situación a considerar o calcular, no han comenzado a
disiparse los excesos de presión intersticial generados por la
aplicación de la carga (final de la construcción de un terraplén sobre arcilla
blanda saturada, por ejemplo)
El proceso será “con drenaje” en caso contrario, esto es, cuando para
la situación a considerar o calcular pueda suponerse que se han disipado
por completo los excesos de presión intersticial generados por lapor completo los excesos de presión intersticial generados por la
carga.
Obviamente existirá también toda la gama de situaciones intermedias, con drenaje o disipación parcial de ∆u.
Luis Ortuño
Obviamente existirá también toda la gama de situaciones intermedias, con drenaje o disipación parcial de ∆u.
No obstante, en general la situación más desfavorable suele ser alguna de las dos anteriores, lo que facilita los
cálculos (no hay que deducir o calcular lo que queda de ∆u en cada momento t).

Algunas ideas de interés mostradas con ejemplosAlgunas ideas de interés mostradas con ejemplos
prácticosprácticos
Desde el punto de vista de la resistencia o la estabilidad, cuando se construye sobre un suelo
arcilloso blando y saturado, la situación más desfavorable suele ser la inicial, justo tras la carga,
antes de que haya dado tiempo a que se disipen los excesos de presión intersticial (carga sin
d j ) D h h i f t d t h di i t tdrenaje). De hecho, no es infrecuente que se produzcan roturas y hundimientos en estas
condiciones (Dentro de unas semanas, cuando se estudie la resistencia al corte, se ahondará en
este aspecto).
Ejemplo de rotura “sin drenaje”. Terraplén sobre marisma
(Variante de Lebrija, Sevilla).
Cuando la resistencia y la estabilidad constituyen un
Luis Ortuño
Unos silos de la bibliografía (En estas construcciones las
condiciones de carga rápida se cumplen con facilidad por las
pruebas de estanqueidad)
Cuando la resistencia y la estabilidad constituyen un
problema, se puede reforzar el terreno (aunque a veces
es suficiente llevar a cabo una construcción lenta, por
etapas (ver más adelante en el curso)
Solución dada al terraplén anterior (caso extremo y muy poco habitual, por cierto):
EPS “porexpan”. Si no pesa, difícilmente se hunde ¿no?
Tomada de internet. www.mansonvilleplastics.com
Luis Ortuño
“Doble estribo” lado Lebrija .

A veces el problema no es la resistencia del terreno y su eventual rotura “sin drenaje”, sino la
magnitud del asiento y el tiempo que habría que esperar para su producción. Cuando resultan
excesivos, se puede optar por instalar elementos de drenaje en el terreno, que “acortan los
id d l ” l t t l l lid ió ( t i t iti l d jrecorridos del agua” y por lo tanto aceleran la consolidación (esto es muy intuitivo, pero lo dejamos
por ahora ahí)
Drenes hincados (drenan)Drenes hincados (drenan)
Columnas de grava. Drenan y refuerzan
Luis Ortuño
CARGA SIN DRENAJE SOBRE SUELO SATURADO.CARGA SIN DRENAJE SOBRE SUELO SATURADO.
DISTRIBUCIÓN DE TENSIONES INICIALESDISTRIBUCIÓN DE TENSIONES INICIALES
Resulta evidente el interés en conocer cómo se reparten ∆σ´ y ∆u durante todo el proceso
transitorio que nace tras la aplicación de una carga ya que en función de su evolución el suelotransitorio que nace tras la aplicación de una carga, ya que en función de su evolución el suelo
sufrirá efectos perceptibles (deformación, cambios en resistencia, etc).
Se ha visto que, en el caso de suelos de baja permeabilidad, un instante de particular interés es
el “inmediatamente” posterior a la aplicación del incremento de tensión total para el queel inmediatamente posterior a la aplicación del incremento de tensión total, para el que
frecuentemente pueden asumirse “condiciones sin drenaje”.
La reproducción en laboratorio de estas condiciones es bastante sencilla, ya que basta con
emplear ensayos en los que se impida que el agua entre o salga de la probeta de sueloemplear ensayos en los que se impida que el agua entre o salga de la probeta de suelo.
Alternativamente también se puede acudir a realizar ensayos “rápidos”, de manera que la
velocidad de aplicación de la carga permita asegurar la práctica ausencia de drenaje. La dificultad
principal radica sin embargo en que el reparto inicial de tensiones depende del sistema de carga.
Para aclarar este concepto, en la diapositiva siguiente se han representado los “sistemas de
carga” más habituales, tanto en ensayos de laboratorio como en situaciones prácticas y sus
condiciones de contorno principales (en tensiones o deformaciones, dependiendo del caso).
Junto a los sistemas de carga se incluye una tabla que resume los repartos iniciales de tensión
cuando se impide el drenaje (y el cambio de volumen).
Luis OrtuñoTexto y figuras extraídos de González Vallejo, L. et al (2000)

CARGA SIN DRENAJE SOBRE SUELO SATURADO.CARGA SIN DRENAJE SOBRE SUELO SATURADO.
DISTRIBUCIÓN DE TENSIONES INICIALESDISTRIBUCIÓN DE TENSIONES INICIALES
Carga aplicada Tensiones Observaciones
óCompresión
isótropa
∆σ1= ∆σ2= ∆σ3= ∆σ
∆u=∆σ→∆σ’=0
En general, ∆u=B∆σ
Para suelo saturado, B=1
Compresión
unidimensional o ∆u=∆σ1→ ∆σ’1=0
edométrica
∆u ∆σ1→ ∆σ 1 0
Compresión
uniaxial ∆u=A·∆σ1
A> 0,5 en suelos blandos
A< 0,5 en suelos rígidos
( )
Luis Ortuño
Compresión triaxial
∆u=∆σ3 +A·(∆σ1-∆σ3 ) En general
∆u=B·∆σ3 +A·(∆σ1-∆σ3 )
Para suelo saturado, B=1
LA HISTORIA DEL SUELO. SUELOS NORMALMENTELA HISTORIA DEL SUELO. SUELOS NORMALMENTE
CONSOLIDADOS Y SUELOS SOBRECONSOLIDADOSCONSOLIDADOS Y SUELOS SOBRECONSOLIDADOS
A continuación se describe de forma sencilla la historia geológica que
Conceptos básicos sobre el proceso natural de consolidación
podría presentar una arcilla a medida que se produce su
sedimentación o erosión. En todos los casos se supondrá que el área
es muy extensa, indefinida a efectos prácticos, lo que implica que las
presiones verticales y horizontales son principales y que sólo se
producen deformaciones verticales (no horizontales). La figura muestra
la historia del elemento de suelo (A), sometido a cambios tensionales
por sedimentación y erosión con la siguiente secuencia temporal: 1, 2,
3, 4 (carga), 3’, 2’ (descarga).
Proceso de sedimentación (carga): 1, 2, 3, 4:
A medida que va aumentando la tensión efectiva
vertical el suelo va reduciendo su índice de porosvertical, el suelo va reduciendo su índice de poros
(disminuye de volumen) y se hace más denso.
En los estados 1, 2, 3 y 4 el elemento de suelo no ha
soportado mayores tensiones efectivas que las quesoportado mayores tensiones efectivas que las que
soporta en el momento de la observación: ESTÁESTÁ
NORMALMENTE CONSOLIDADONORMALMENTE CONSOLIDADO (NC)
La curva 1 2 3 4 se llama “curva o línea de
Luis Ortuño
La curva 1, 2, 3, 4 se llama curva o línea de
compresión noval (LCN)” o VCL (de ”virgin consolidation
line”). Tomada de González Vallejo, L. et al (2000)

Observación de interés:Observación de interés:
La curva de la figura muestra el estado inicial de dos
elementos de suelo normalmente consolidado (A y B en la
VCL).
Si se aplica sobre ambos el mismo incremento de tensión
efectiva (∆σ’v), se observa que la reducción del índice
de poros (la compresión) de A es mayor que la de B:
UN SUELO NC ES MÁS RÍGIDO CUANTOUN SUELO NC ES MÁS RÍGIDO CUANTO
MAYOR ES SU NIVEL INICIAL DEMAYOR ES SU NIVEL INICIAL DE
TENSIONESTENSIONES
(o menor su índice de poros, o está más profundo y(o menor su índice de poros, o está más profundo y(o menor su índice de poros, o está más profundo y(o menor su índice de poros, o está más profundo y
confinado, o es más denso…… que todo viene a ser loconfinado, o es más denso…… que todo viene a ser lo
mismo )mismo )
Luis Ortuño
INCISO: Una observación de interésINCISO: Una observación de interés
Expresión de la deformación volumétrica (δv)
El cambio de volumen se puede expresar en función del índice de poros:
ff eVeV +=+= 1;1 00
El cambio de volumen se puede expresar en función del índice de poros:
0 eeV f−
=
∆
0
0
0
0
0
0
11
)1()1(
e
ee
e
ee
V
VV
v fff
+
−
=
+
+−+
−=
−
−=δ 00 1 eV +
=
Para el caso particular de condiciones “unidimensionales”, o de deformación lateral nula (carga
muy extensa en comparación con el espesor de suelo compresible) sólo puede haber deformacióny p p p ) p
vertical, luego la deformación volumétrica ha ser igual a la vertical:
v
V
V
SH
SH
H
H
v δδε =
∆
=
∆
=
∆
=
00
0
0 ·
·
0
0
00 1 e
ee
V
V
H
H f
+
−
=
∆
=
∆
Luis Ortuño
000 000

Si se produce una descarga (erosión) desde un estado (4)
Cambio de situación: Descarga (4, 3’,2’)
g ( ) ( )
cualquiera de la VCL, se observa:
El recorrido de tensiones no vuelve por el mismo camino,
sino que lo hace por otra curva, que llamaremos “rama de
descarga” (RD) 4, 3’, 2’.
La pendiente de RD es menor que la de VCL, lo que
indica que el suelo es más rígido en la descarga que en la
compresión noval. De hecho, comparando dos estados de
igual tensión, 2 y 2’, se observa que el suelo en 2’ es más
denso que en 2.
e2’<e2
En los estados 3’ y 2’ (RD), la tensión efectiva es inferior a
la máxima soportada a lo largo de la historia del elementola máxima soportada a lo largo de la historia del elemento
(tuvo la correspondiente al estado 4) y:
SE DICE QUE EL SUELO ESTÁSE DICE QUE EL SUELO ESTÁ
SOBRECONSOLIDAD0 (SC ó OC)SOBRECONSOLIDAD0 (SC ó OC)
Luis Ortuño
SOBRECONSOLIDAD0 (SC ó OC)SOBRECONSOLIDAD0 (SC ó OC) Tomada de González Vallejo, L. et al (2000)
PARAMETROS DE LA SOBRECONSOLIDACIÓN
PRESIÓN DE SOBRECONSOLIDACIÓN
También llamada presión de “preconsolidación” (σ’P) .( P)
Es la tensión efectiva vertical máxima del elemento de
suelo a lo largo de su historia geológica
Es la relación entre la presión de preconsolidación y la
GRADO DE SOBRECONSOLIDACIÓN
y
tensión efectiva vertical actual
actualv
P
'
'
OCR
σ
σ
=
Luis Ortuño
actualv
OCR: Overconsolidation Ratio

Ejemplos
1
'
)1(
1
v
OCR
σ
1
'
)2(
1
'
)1(
2
2
1
==
==
v
v
v
OCR
OCR
σ
σ
1
'
'
)3(
'
)(
3
3
2
== v
v
OCR
σ
σ
σ
1
'
'
)4( 4
4
==
v
v
v
OCR
σ
σ
σ
4
4
v
'';1
'
)'3(OCR σ=σ>
σ
=
4
vp'2
4
v
vp'3
v
'');'3(OCR
'
'
)'2(OCR
;1
'
)3(OCR
σ=σ>
σ
σ
=
σ=σ>
σ
=
Luis Ortuño
vσ
Procesos de consolidación (G&C I, págs. 173 y 174)
Además de la descarga por erosión, el suelo puede sobreconsolidar por:
Retirada de mantos de hielo (arcilla glaciar, morrenas)
Desecación por exposición temporal en superficie. En estas condiciones
l f t i d d ió ( it ió tí i dsuele formarse una costra superior de desecación (situación típica: capa dura
arriba y debajo capa blanda)
al descender el nivel freático y volver a elevarse aunque el suelo no llegueal descender el nivel freático y volver a elevarse, aunque el suelo no llegue
a desecarse por efecto de la capilaridad.
Por flujo descendente durante un periodo de tiempo suficientementej p p
prolongado
Luis Ortuño

Si al llegar a 2’ finaliza la erosión y comienza de nuevo la
Cambio de situación: Recarga
Si al llegar a 2 finaliza la erosión y comienza de nuevo la
sedimentación, se observa:
’ ’’ ’’En el tramo 2’, 3’’, 4’’, el recorrido de tensiones sigue
una nueva curva, llamada “rama de recarga (RR)”.
RR no coincide con RD, pero se aproximan mucho, al
d i di (4 2’) Emenos para descargas previas discretas (4 - 2’). En este
caso además la tensión en 4’’ es muy parecida a la de 4.
En el tramo 4’’, 5, 6, a medida que el estado tensional
l l ió d lid ió l b l
alcanza la presión de preconsolidación y la sobrepasa, el
recorrido de tensiones se incorpora nuevamente a la
VCL, y el suelo vuelve a estar normalmente consolidado.
En estas circunstancias el suelo va perdiendo “la
memoria” y “no recuerda” haber sido descargado y
d E 5 6 t i
Luis Ortuño
recargado. En 5 y en 6 ya se comporta como si no
hubiera habido descargas intermedias (NC).
Observación de interésObservación de interés
Si desde dos estados de partida 2 y 2’ con la misma presión efectiva inicial σ’2 se aplica elSi desde dos estados de partida, 2 y 2 con la misma presión efectiva inicial σ2
v se aplica el
mismo incremento de presión, el suelo OC asienta menos que el NC.
A IGUALDAD DEL RESTO DE
FACTORES, UN SUELO
SOBRECONSOLIDADO ES MENOS
DEFORMABLE QUE UNO
NORMALMENTE CONSOLIDADONORMALMENTE CONSOLIDADO
eV ∆∆
Luis Ortuño
00 1 eV +
=

EJEMPLO PRÁCTICO (a resolver por los alumnos)EJEMPLO PRÁCTICO (a resolver por los alumnos)
En una zona de marisma se sabe que el nivel freático ha oscilado históricamente entre la superficie
y una profundidad de 4 m. Suponiendo que, aun con el nivel freático deprimido el suelo sigue
saturado, estimar la variación del grado de sobreconsolidación con la profundidad. (Tomar γsat=21
kN/ 3 l ill 10 kN( 3 l )kN/m3 para la arcilla γw=10 kN(m3 para el agua).
Solución:
Luis Ortuño
Una capa de arcilla de 10 m de espesor descansa sobre un estrato permeable de gravas. El nivel
freático se encuentra en la superficie, permanentemente alimentado por un curso de agua cercano.
Se coloca una tubería piezométrica en el techo de las gravas y se observa que su nivel
i ét i tá d i id l ti b b d l l ól b 3piezométrico está deprimido por los continuos bombeos de la zona, y que el agua sólo sube 3 m y
se estabiliza. Se pide:
1.- Dibujar las leyes de presiones verticales, totales y efectivas, en la capa de arcilla. Definir el
é i d fl j l l l di trégimen de flujo y calcular el gradiente.
2.- Transcurridos varios años, se deja de bombear agua de la capa de gravas, y su régimen pasa a
ser hidrostático, definido por el nivel freático en superficie. En esta condiciones dibujar de nuevo
l l d i t i t bl l d d b lid ió d l illlas leyes de presiones anteriores, y establecer el grado de sobreconsolidación de la arcilla.
(Tomar γsat=21 kN/m3 para la arcilla γw=10 kN(m3 para el agua).
Luis Ortuño

Una suerte: La representación en escala semilogarítmica
Para muchos suelos las curvas anteriores se pueden aproximar a rectas al emplear una escalaPara muchos suelos las curvas anteriores se pueden aproximar a rectas al emplear una escala
logarítmica para el eje de presiones efectivas verticales. Esto resulta muy práctico, porque pocas
cosas hay más simples que la ecuación de una recta
Suelo NC
2
3
32
'
'
log v
ccee
σ
σ
=− 0
0
'
'
log·
v
vf
s
c
f
c
c
ee
σ
σ
⎩
⎨
⎧
=−
vσ
Donde cc se conoce como índice de
compresión
Suelo OC
'2
'3
'3'2
'
'
log v
scee
σ
=− 232
'
g
v
s
σ
Donde cs se conoce como índice de
Luis Ortuño
s
entumecimiento
Ejemplos de arcillas
Una suerte: La representación en escala semilogarítmica
Ejemplos de arcillas
“naturales”
La figura muestra puntos (e,
log σ’ ) obtenidos de muchaslog σ’v) obtenidos de muchas
muestras de un buen número
de arcillas naturales.
NOTA: Los índices de poros seNOTA: Los índices de poros se
determinaron en laboratorio, y las
presiones efectivas verticales a
partir de la profundidad de las
muestras y los pesos específicosmuestras y los pesos específicos
correspondientes.
Se observa:
Tomada de Skempton, A.W.
Los puntos sucesivos de un mismo suelo se ajustan bien a líneas rectas (peor con presiones
b j i á lt i l t )
Luis Ortuño
muy bajas, quizás por alteraciones en la muestra)
La pendiente (o índice de compresión cc) de cada suelo aumenta con la plasticidad (a
igualdad de circunstancias, un suelo más plástico es más compresible)

Estimación empírica deEstimación empírica de cccc (G&C I,(G&C I, págpág 177177--180)180)
Aunque más adelante se verá cómo hallar cc ó cs a partir de ensayos de laboratorio, existen
algunas correlaciones empíricas en la literatura que permiten estimar de forma grosera la
compresibilidad del terreno a partir de parámetros más o menos sencillos (proporcionan solamente
una idea del orden de magnitud. Los valores más fiables deben obtenerse de ensayos)
Skempton. Arcillas amasadas:
)10(0070 wc )10(007,0 −= lc wc
Skempton. Arcillas NC (tixotropía normal)
)10(009,0 −= lc wc
Suelos españoles NC o ligeramente SC (ver “nubes de puntos” y líneas de regresión en páginas
178 y 180 del G&C I)y )
)4,16(0097,0 −= lc wc 315,1
99,0 wcc =
Luis Ortuño
En cuanto a cs, suele oscilar entre ¼ y 1/10 de cc
(Para más detalles, acudir a G&C, I)
Estimación de cc en función de wL
Luis OrtuñoTomada de G&C I

Estimación de cc en función de w
Luis OrtuñoTomada de G&C I
Se desea construir un relleno de tierras muy extenso (indefinido a efectos prácticos) sobre un
terreno en España que consiste en 12m de arcilla normalmente consolidada , bajo la que se sitúa
un sustrato rocoso e indeformable. El nivel freático se encuentra en la superficie. Se extrae una
muestra de arcilla de un punto intermedio del estrato, a 6 m de profundidad, y se determina en
laboratorio su peso específico saturado, γsat = 20 kN/m3, su índice de poros, e0 = 0,8, y su límite
líquido, wL=31,8%. Se pide determinar el asiento que sufrirá la capa de arcilla si el relleno a
construir supone un incremento de tensión vertical ∆σ=80 kPaconstruir supone un incremento de tensión vertical ∆σ=80 kPa.
Luis Ortuño

SUELOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS Y SUELOSSUELOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS Y SUELOS
SOBRECONSOLIDADOS. DETALLES VARIOSSOBRECONSOLIDADOS. DETALLES VARIOS
Como se ha señalado, al menos para
pequeños ciclos de descarga-recarga, las
curvas o ramas de descarga y recarga se
aproximan bastante. Puede ser por tanto
razonable considerar elasticidad en un
suelo OC
Idealización de material
elasto-plástico
Luis Ortuño
Ensayo real (tomado de
Burland, J.B. (1987)
SUELOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS Y SUELOSSUELOS NORMALMENTE CONSOLIDADOS Y SUELOS
SOBRECONSOLIDADOS. DETALLES VARIOSSOBRECONSOLIDADOS. DETALLES VARIOS
Ojo!!!. Suponer elasticidad en la rama de descarga y recarga sólo es razonable en todo caso con
ciclos de descarga-recarga pequeños.
SISI NONOSISI NONO
Luis Ortuño
Tomada de Burland, J.B. (1987)

EL ASIENTO DE LOS SUELOS. INTRODUCCIÓNEL ASIENTO DE LOS SUELOS. INTRODUCCIÓN
INTRODUCCIÓN.INTRODUCCIÓN.
Cuando se aplica una carga sobre el suelo se
produce un asiento que, con generalidad, está
compuesto por tres términos:
St t l=Si+S +SStotal Si Sc Ss
S A i t i t tá E l t d í d f ió (di t ió ) i•Si =Asiento instantáneo. En un suelo saturado sería una deformación (distorsión) sin
cambio de volumen, ya que no ha dado tiempo a drenar.
•S Asiento de consolidación correspondiente al proceso de disipación de los excesos•Sc= Asiento de consolidación , correspondiente al proceso de disipación de los excesos
de presión intersticial generados por la carga (tan lento como corresponda)
•S = Asiento de “fluencia” llamado de “consolidación secundaria” que puede seguir
Luis Ortuño
•Ss= Asiento de fluencia , llamado de consolidación secundaria , que puede seguir
produciéndose (especialmente en algunos suelos) tras (y durante) la consolidación, a
tensión efectiva constante.
Algunos ejemplos “interesantes”Algunos ejemplos “interesantes”
Este asunto del asiento es, en ocasiones, francamente espectacular. Un ejemplo clásico
es México DF, construido en parte sobre una laguna colmatada con arcillas muy
plásticas
Catedral
¡¡ Los escalones no
estaban en 1982!!
Luis Ortuño
Basílica de Guadalupe
Calle 5 de Mayo 1982 y 2007

Algunos ejemplos “especiales”Algunos ejemplos “especiales”
El Convento de las CapuchinasConvento de las Capuchinas y los pilotes de control (Manuel González Florez), o cómo levantar
un edificio 3,50 m
Luis OrtuñoTomadas de pág web de PICOSA Tomada de Nuñez Olías, J.: “Recalces”. KRONSA
Las calles de México DF, las “aceras de sacrificio” , las casas con “patio inglés” (y, en definitiva, las
apasionantes clases del Profesor Jiménez Salas)
Luis Ortuño

La torre de Pisa, ligeramente enderezada bajo un suave abrazo (y las no menos apasionantes
clases del Prof. John B. Burland)
Tomadas de internet (Prof’s. Burland & Jamiolkovski)
Luis Ortuño
Claro que hay otros sitios que “…” (esto es
Figure 10.12 Land
subsidence in Californiasubsidence in California
Joe Poland, USGS scientist shows
subsidence from 1925 and 1977 10
il th t f M d t CA Similes southwest of Mendota, CA. Sign
reads "San Joaquin Valley California,
BM S661, Subsidence 9M, 1925-1977"
From USGS Professional Paper 1401-
A "G d t i th C t l V llA, "Ground water in the Central Valley,
California- A summary report"
Photo by Dick Ireland, USGS, 1977
Luis Ortuño
Tomada de internet

Y muchos más casos:
- Terraplenes sobre marismas y otros suelos blandos (asientos métricos)
- Diques, muelles y otras obras portuarias sobre lechos fangosos
(asientos métricos)
- Subsidencia por bombeo de acuíferos (∇u →∆σ’→asiento)
-Deltas de Barcelona,
Delta Tordera-Delta Tordera,
-Murcia,
-México,
- Otros (con muy diversos grados de espectacularidad)
Luis Ortuño
BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍA
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structures. State-of-the-art-report, Session 2. Proc. 9th Int. Conf. SMFE. Tokyo.
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and Technical Singapore
Luis Ortuño
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Madrid.

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