deformaciones de los suelos

1. TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE LOS RÍOS
MATERIA: MECÁNICA DE SUELOS
CATEDRÁTICO: ING. JUAN JOSÉ GUZMÁN MORENO
CARRERA: INGENIERÍA CIVIL
SEMESTRE: 4° GRUPO: “B104”
ALUMNOS:
EDGAR CRUZ PÉREZ
Fecha: 20/04/2020

2. DEFORMACIONES DE LOS SUELOS
La consolidación es un proceso acoplado de flujo y deformación. Se produce flujo en la
medida en la que hay deformación y viceversa, y todo ello de forma consistente con la
variación que se produzca en las tensiones efectivas como consecuencia de los cambios
correspondientes en las tensiones totales y en las presiones intersticiales (  '    u ).
Una forma simple, aunque sólo aproximada, de interpretar las deformaciones que se
producen en un suelo es hacer referencia al caso de un balón o de un neumático pinchado. Si
se piensa en un balón hinchado al que se le aplica cierta compresión exterior, se aprecia que,
si se le supone perfectamente estanco, dicho balón se deformará instantáneamente y de
forma prácticamente elástica (toda deformación se recuperará si se elimina la carga).
Ahora bien, si se supone una fuga de aire, a compresión exterior constante, el balón se
deformará también a lo largo del tiempo después de la carga inicial a medida que el aire se
vaya escapando por la fuga. En este caso habrá una primera deformación instantánea,
básicamente recuperable (no queda prácticamente deformación remanente si se procede a
una descarga) y una deformación diferida en el tiempo (a carga exterior constante) a medida
que se pierda aire. La rapidez con la que se producirá la deformación diferida dependerá del
tamaño de la fuga. Por otro lado, la mayor parte de esta deformación diferida será
irrecuperable (al proceder a una descarga la mayor parte del aire expulsado no volverá a
entrar).
Respecto a la presión en el interior del balón, a medida que se expulse el aire, la misma irá
disminuyendo. Se produce simultáneamente un flujo de aire al exterior, una deformación y
una disminución de presión, de forma análoga, aunque no idéntica, ya que hay algunas
diferencias significativas (por ejemplo, por la mayor compresibilidad del aire con respecto al
agua) a lo que ocurre con un suelo saturado que, al ser comprimido, expulsa agua, se
deforma y varían las presiones intersticiales.
En este contexto, pueden diferenciarse distintos tipos de deformaciones en un suelo
siguiendo varios criterios, según se indica a continuación para tres de ellos:

3. Respecto a su recuperación en descarga
 Deformaciones recuperables o elásticas (al descargar se recuperan las
deformaciones).
 Deformaciones irrecuperables o plásticas (al descargar no se recuperan las
deformaciones). En un suelo corresponderán, básicamente, a un
reordenamiento de las partículas hasta alcanzar un empaquetamiento de las
mismas capaz de soportar el estado tensional aplicado. Lógicamente, al
proceder a la descarga las partículas no retornan a su posición previa. Esto
significa que estas deformaciones se producirán cuando la microestructura
del esqueleto mineral del suelo no sea capaz de soportar el estado tensional
aplicado y las partículas se muevan hasta alcanzar un estado más compacto
que sí sea capaz de soportarlo.
Respecto a su evolución en el tiempo:
 Deformaciones instantáneas en el tiempo (se producen instantáneamente tras
la carga correspondiente). La mayor parte de ellas es recuperable.
 Deformaciones diferidas en el tiempo (se extienden en el tiempo tras la
aplicación de la carga correspondiente). Habitualmente las deformaciones
irrecuperables son mayores que las recuperables. La rapidez de deformación
dependerá, sobre todo, del tamaño de los poros del suelo y, más
específicamente, de su permeabilidad, a la que se hará referencia más
adelante.
Respecto a su evolución con  ' :
 Deformaciones instantáneas según σ' (la deformación se produce en cuanto
cambia la tensión efectiva). Estas deformaciones corresponden a la
consolidación primaria (como en el caso del balón pinchado) y cumplen con
el principio de las tensiones efectivas de Terzaghi (la tensión efectiva
controla el comportamiento del suelo). Habitualmente estas deformaciones
son en mayor proporción irrecuperables que recuperables, aunque esto

4. depende de la trayectoria tensional seguida ya que, por ejemplo en procesos
de descarga, puede no haber deformaciones irrecuperables. La mayor parte de
este tema se va a dedicar al estudio de estas deformaciones (sobre todo de su
evolución en el tiempo, no tanto de su magnitud).
 Deformaciones diferidas según σ' (la deformación se produce de forma diferida
en el tiempo y al cambio de la tensión efectiva). Estas deformaciones
corresponden a la consolidación secundaria y no cumplen con el principio de
Terzaghi (no están controladas por la tensión efectiva). Estas deformaciones
corresponden a la consolidación secundaria y no cumplen con el principio de
Terzaghi (no están controladas por la tensión efectiva). Serían análogas a la
fluencia en otros materiales como, por ejemplo, el hormigón. La mayor parte de
las deformaciones son irrecuperables. Este tipo de deformación puede ser
significativa, especialmente, en suelos arcillosos muy finos y plásticos y en
suelos orgánicos; es muy pequeña en suelos limosos; y es inexistente en suelos
de grano grueso (arenas y gravas).
En la figura se muestra de forma esquemática la evolución de la deformación de un
suelo saturado al aplicar una carga. Como se observa, se produce inicialmente una
deformación instantánea (aunque dependiendo de las condiciones de la carga y del suelo
puede no existir) constituida fundamentalmente por deformaciones recuperables.

5. Posteriormente se produce una deformación diferida en el tiempo. Esta deformación
corresponde inicialmente a un proceso de consolidación primaria en la que se expulsa
agua (de forma acoplada con la deformación volumétrica producida, al ser el agua
incompresible). Esta deformación incluye componentes tanto irrecuperables como
recuperables (aunque los primeros acostumbran a ser mayores), y va seguida, en
aquellos suelos en los que se produce (evidentemente con un solape intermedio, ya que
no son consecutivas), por la consolidación secundaria, que es muy lenta, produciéndose
a mucho más largo plazo que la primaria. La consolidación secundaria está constituida,
fundamentalmente, por deformaciones irrecuperables. La rapidez con la que se
producirá la consolidación primaria dependerá principalmente, aunque no únicamente,
de la permeabilidad del suelo.
TEORÍA DE CONSOLIDACIÓN (ANALOGÍA MECÁNICA DE TERZAGHI).
Considérese un cilindro de área de sección recta A, provisto de un pistón sin fricción, con
pequeña perforación en él. El pistón esta soportado por un resorte unido al fondo del
cilindro y éste está totalmente lleno de un fluido incompresible. Si se coloca sobre el pistón
una carga P, manteniendo el orificio cerrado, es evidente que el resorte no puede
deformarse nada y, así, toda la carga p estará soportada por el fluido.
Considérese ahora un estrato de suelo de extensión infinita según un plano horizontal de un
espesor, H, tal que la presión debida al peso propio del suelo y del agua del mismo pueda
considerarse despreciable, en comparación a las presiones producidas por las cargas
aplicadas.
CONSOLIDACIÓN PRIMARIA DE UN ESTRATO ARCILLOSO
DETERMINACIÓN DE LOS COEFICIENTES DE COMPRENSIBILIDAD,
VARIACIÓN VOLUMÉTRICA UNITARIA
Como se ha comentado en el apartado anterior, la consolidación primaria es un proceso
acoplado de flujo y deformación en el que hay un cambio de tensión efectiva diferido en
el tiempo producido por la disipación de las sobrepresiones intersticiales. Este proceso

6. de disipación genera cambios volumétricos en el suelo; en un terreno aparecerá un
descenso de la cota en superficie del suelo. La mayor parte de los asientos suele
pertenecer a este tipo de consolidación.
En la consolidación secundaria pueden también existir sobrepresiones en los poros más
pequeños, pero como este segundo tipo de consolidación es muy lento (lenta velocidad
de flujo) dichas sobrepresiones asociadas resultan inapreciables. La consolidación
primaria avanza con el tiempo cumpliendo las leyes de tensiones efectivas de Terzaghi.
La evolución de la consolidación primaria o secundaria depende de la permeabilidad del
suelo y de la deformación total que se debe producir.
Para explicar la consolidación primaria se puede hacer referencia a un ensayo de
laboratorio típico de geotecnia que es el ensayo edométrico. El ensayo edométrico se
compone básicamente de un anillo de metal rígido dentro del cual se introduce una muestra
de suelo representativa del terreno que se quiere analizar, y un émbolo encargado de
transmitir la carga aplicada sobre dicha muestra de terreno. Se va a suponer situaciones
ideales en las cuales el émbolo no tiene peso y la fricción anillo-terreno es nula. También se
va a suponer que las deformaciones de los diferentes componentes del aparato a excepción
de la del propio suelo son nulas y que en el ensayo se puede controlar la salida de agua
debida a la consolidación mediante la existencia de una válvula.