1. 1|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Investigación microestructural en el comportamiento
mecánico de la interfase suelo-geosintético en el ensayo
de corte directo
Juan Carlos Alarcón Tueros
Ismael Aguado Carhuapoma
Alumnos:
Beatriz Aliaga Pañahua
Fredy Barrientos Quispe
Vladymir Altamirano De La Cruz
P. Punetha 𝑎
, P. Mohanty 𝑏
, M. Samanta 𝑏,∗
𝑎
𝐴𝑐𝑎𝑑𝑒𝑚𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑔𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝐶𝑖𝑒𝑛𝑡í𝑓𝑖𝑐𝑎 𝑒 𝐼𝑛𝑛𝑜𝑣𝑎𝑑𝑜𝑟𝑎, 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑖𝑡𝑢𝑡𝑜 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑔𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠
− 𝐶𝑆𝐼𝑅, 𝑅𝑜𝑜𝑟𝑘𝑒𝑒, 247667, 𝑈𝑡𝑡𝑎𝑟𝑎𝑘ℎ𝑎𝑛𝑑, 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑎
Análisis e interpretación del paper:
𝑏
𝐺𝑟𝑢𝑝𝑜 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑔𝑒𝑛𝑖𝑒𝑟í𝑎 𝐺𝑒𝑜𝑡é𝑐𝑛𝑖𝑐𝑎, 𝐼𝑛𝑠𝑡𝑖𝑡𝑢𝑡𝑜 𝐶𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝐼𝑛𝑣𝑒𝑠𝑡𝑖𝑔𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐸𝑑𝑖𝑓𝑖𝑐𝑖𝑜𝑠
− 𝐶𝑆𝐼𝑅, 𝑅𝑜𝑜𝑟𝑘𝑒𝑒, 247667, 𝑈𝑡𝑡𝑎𝑟𝑎𝑘ℎ𝑎𝑛𝑑, 𝐼𝑛𝑑𝑖𝑎
𝐴𝑐𝑒𝑝𝑡𝑎𝑑𝑜 10 𝑑𝑒 𝐹𝑒𝑏𝑟𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒𝑙 2017
Julio, 2017
2. 2|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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RESUMEN
En este trabajo se presentan los resultados de una extensa investigación
experimental llevada a cabo en una interfase arena-geosintéticos utilizando cajas
de corte directo modificadas. El estudio se centra en el mecanismo de corte en la
interfaz arena-geosintética y el efecto de diferentes parámetros en el mecanismo
de cizallamiento.
En el presente estudio se han utilizado:
Geomembrana de (HDPE) lisa: es el material idóneo para las aplicaciones de
contención y recubrimiento de superficies
Fig. 1 Reservorio de agua potable
Fuente: Ing. Luis Portaluppi (2014) “Información de Geomenbranas de HDPE y
PVC” recuperado de www.geinsaperu.com
3. 3|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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-Geotextil no tejido agujado: Son fibras entrelazadas en forma aleatoria ligadas
mediante procesos mecánicos, térmicos o químicos.
-Dos tipos de arena con diferentes tamaños de partícula.
Fig. 2 Geotextil no tejido para drenaje
Fuente: recuperado de http://texdelta.com/blog/caso-practico-
geotextiles-no-tejidos-para-drenajes/
4. 4|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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INTRODUCCIÓN
Los geosintéticos son materiales poliméricos se utilizan para mejorar y
hacer posible la ejecución de ciertos proyectos de construcción de
ingeniería civil, geotécnica y utilizados para varias aplicaciones
Incluyendo:
filtración: Las geomembranas son prácticamente impermeables a
infiltraciones de agua y son comúnmente usadas en presas ,en la
creación de una barrera hidráulica ,en el talud aguas arriba.
Fig. 3 Presa con fugas de
agua(filtraciones)
Fig. 4 Presa revestida con
geomembrana
/Fuente: R.J. Bathurst “Folletos Educativos sobre Geosintéticos y sus Aplicaciones ” recuperado de
http://www.igsargentina.com.ar/pdf/Folletos_Educacionales_de_la_IGS.pdf
5. 5|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Drenaje: Este proceso ha sido especialmente usado en los sistemas de
drenaje debido a la ligereza del geosintético y su mucho menor coste
unido a su mejor comportamiento, su mayor uniformidad, su delgadez y
muy fácil instalación.
Fig. 5 Drenaje revestidos con geosintéticos
Fuente: R.J. Bathurst “Folletos Educativos sobre Geosintéticos y sus Aplicaciones ”
recuperado de http://www.igsargentina.com.ar/pdf/Folletos_Educacionales_de_la_IGS.pdf
6. 6|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Separación y estabilización: Colocar un geotextil de separación entre la subrasante
y las capas granulares. Mantiene la integridad de los materiales y mejora su
funcionamiento
Fig. 6 Función de separación
Fuente: Cidelsa Geosintéticos recuperado de
http://www.cidelsa.com/media/web_brochure/Brochure_geosinteticos__2017.pdf
7. 7|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Estabilidad de Taludes: El geotextil a utilizar debe tener alta resistencia a la
perforación para evitar que se punzone por las piedras angulares de la escollera u
otros materiales, y gran permeabilidad.
Fig. 7 Geotextiles en la estabilidad de taludes
Fuente: Cidelsa Geosintéticos recuperado de
http://www.cidelsa.com/media/web_brochure/Brochure_geosinteticos__2017.pdf
8. 8|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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OBJETIVO
El objetivo del presente estudio es comprender el mecanismo de corte en la
interface y el efecto de diferentes parámetros en el mecanismo de cizallamiento
a través del estudio microestructural de especímenes geosintéticos deformados
utilizando FESEM (microscopia electrónica de barrido de emisión de campo).
1.Materiales utilizados:
1.1.Arena
. Clasificación y propiedades
Se utilizaron dos tipos de arenas de río (arena del río Solani (S1) y arena del río
Yamuna (S2)) para realizar las pruebas de cizallamiento directo. Se utilizaron
arenas de diferentes tamaños de grano para estudiar el efecto del tamaño
medio de partícula (D50) sobre el comportamiento de interfase de los
geosintéticos.
• Morfología de la arena
El análisis morfológico de las partículas se llevó a cabo para determinar la
angularidad y circularidad. En primer lugar, se tamizó la arena y se calculó el
porcentaje de arena retenida en cada tamiz. Se tomaron aproximadamente 50
partículas de arena retenidas en cada tamiz y se determinó la angularidad junto
con la circularidad de cada partícula.
9. 9|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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-Angularidad = (
𝑷𝒄
𝑷𝒆
) 𝟐
Donde:
Pc = Perímetro convexo del casco de la partícula.
Pe = Perímetro de la elipse equivalente que tiene la misma área y relación de
aspecto de la partícula
-Circularidad o Esfericidad =(
𝟒𝝅𝑨
𝒑 𝟐 ) 𝟎.𝟓
Donde:
A= Área de perfil de proyección de partículas.
p = perímetro de partícula.
1.2.Geomembrana
Se utilizó geomembrana de HDPE lisa (GM) (1,5 mm de espesor).
1.3.Geotextil
En el presente estudio se utilizó geotextil no tejido, perforado con aguja (GT)
(1,5 mm de espesor).
10. 10|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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2. Prueba de corte de interfaz
2.1.Aparato de prueba
• La caja de corte directo modificada de gran tamaño. Las dimensiones de la
caja de corte son de 300 mm x 300 mm x 200 mm.
• La caja se divide en dos mitades con la mitad superior fija y la mitad inferior
móvil.
• Tanto la mitad superior como la inferior de la caja son del mismo tamaño.
Fuente: Geotextiles and Geomembranes recuperado de www.elsevier.com/locate/geotexmem
Fig. 8 Esquema de montaje de prueba de corte directo
11. 11|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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El contenedor grande que rodea la caja restringió el desplazamiento horizontal
máximo a 30 mm.
La carga normal se aplica utilizando un yugo de carga que descansa sobre la
almohadilla de presión, colocada sobre la muestra.
Se utiliza un rodamiento de bolas de acero entre el yugo de carga y la almohadilla
de presión.
Fuente: Geotextiles and Geomembranes recuperado de www.elsevier.com/locate/geotexmem
Fig. 8 Esquema de montaje de prueba de corte directo
12. 12|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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El desplazamiento horizontal de la caja se monitorizó usando un calibrador de
reloj debidamente calibrado que tenía un recuento mínimo de 0,01 mm mientras
que la fuerza de cizallamiento se midió usando un anillo de prueba debidamente
calibrado que tenía un recuento mínimo de 0,06 kN.
El desplazamiento vertical del espécimen se midió usando otro calibre de reloj
que tenía el conteo mínimo de 0,01 mm.
Propiedades S1 (arena del
río Solani)
S2 (arena del río
Yamuna)
D10 (mm) 0.09 0.16
D30 (mm) 0.16 0.28
D50 (mm) 0,21 0,44
D60 (mm) 0,24 0,55
Coeficiente de uniformidad (Cu) 2,67 3,44
Coeficiente de curvatura (Cc) 1,20 0,89
Peso específico (G) 2,67 2,66
Peso unitario máximo (Ymax) kN / m3 16,00 17,70
Peso unitario mínimo (Ymin) kN / m3 14,20 16,10
Radio de vacío máximo (emax) 0,88 0,65
Relación mínima de huecos (emin) 0,67 0,51
Tabla 1 Propiedades de arena
13. 13|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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PROCEDIMIENTO DE PRUEBA
Fuente: Geotextiles and Geomembranes recuperado de www.elsevier.com/locate/geotexmem
Fig. 9 Esquema de montaje de prueba de corte directo
14. 14|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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PROCEDIMIENTO DE PRUEBA
Después de la colocación de geo sintéticos la arena se llenó en 2 capas y se
compacto uniformemente usando una barra de apisonamiento para
conseguir una densidad relativa de 80 %.
Se llevaron cuatro pruebas para cada interfaz a cabo en el rango de tensión
normal de 50kpa e 200kpa.
El valor mínimo de la tensión normal se tomó como 50kpa ya que la prueba
de corte directo puede dar resultados no conservadores o inexactos para las
pruebas de interfaz en tensiones normales bajos.
Los ensayos de corte directo se continuaron para un desplazamiento
horizontal suficientemente grande para producir comportamiento plástico en
la interfaz de la arena geo sintética. La velocidad de carga (horizontal) para
pruebas con arena seca se mantuvo en 0.314 mm/min, mientras que para las
pruebas que implican la arena húmeda se mantuvo a 0.2 mm/min.
15. 15|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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3.3 investigación micro estructural
Para esta investigación se hizo el uso de un microscopio muy avanzado
denominado FESEM que es un microscopio muy avanzado que utiliza un haz de
electrón en lugar de la luz enfocada para capturar las imágenes de alta resolución.
Fuente: recuperado de Inicio UPV
Fig. 10 Servicio de Microscopía Electrónica
16. 16|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4. resultados y discusión
. La interacción entre la arena y geosinteticos se ha representado por el
coeficiente de fricción (𝜇). El coeficiente de fricción para una interfaz a una
tensión normal en particular ha sido calculado como la relación de resistencia
a la cizalladura a la tensión normal.
𝜇 =
𝜏
𝑁
El coeficiente de fricción para una interfaz particular en el intervalo ensayado
de tensión normal está dado por
𝜇∗
= tan 𝛿
Donde:
𝜇∗
: es el coeficiente de fricción para el intervalo ensayado de tensión normal
y 𝛿 es el ángulo de fricción de interfaz.
17. 17|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4.1 efecto de la tensión normal
El coeficiente de fricción obtenido por solo arena y las interfaces arena geo
sintética en diferente tensión normal se presentan en la Tabla 5.
Tabla 5
18. 18|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Para S1
El coeficiente de friccion para la muestra s1 disminuye con el aumento de la
tensión normal hasta un valor critico a partir del cual se hace casi constante.
El coeficiente de fricción de un material aumenta con el aumento de la
dilatación. A baja tensión normal (50 kpa), la arena se dilata fácilmente pero a
alta tensión normal (100 kpa), se produce una dilatación confinada lo que
lleva a una reducción en el coeficiente de fricción con el aumento de la
tensión normal.
19. 19|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Para el interfaz arena geomembrana (S1-GM):
El coeficiente de fricción (𝜇) disminuye con el aumento de la tensión normal
(Como normal aumenta el estrés, el número y el área de las partículas de
arena en contacto con los aumentos de geomembrana). Esto conduce a una
reducción en la tensión de contacto real por partícula, que a su vez reduce la
resistencia de interfaz de cizallamiento.
Pero después de un valor límite de la tensión normal (100 kpa en este caso),
el coeficiente de fricción (𝜇) casi se vuelve constante.
Para la interfaz arena-geotextil (S1-GT):
El coeficiente de fricción (𝜇) disminuye ligeramente con el aumento de la
tensión normal. Esto se debe a la dilatación confinada de arena a alta tensión
normal (> 100 𝑘𝑝𝑎).
La dilatación de arena cerca de la interfaz empuja las partículas de arena en
el geotextil que conduce a un mejor enclavamiento y por lo tanto una mayor
resistencia a la cizalladura (y coeficiente de fricción).
Con el aumento de la tensión normal, la tendencia a la dilatación disminuye,
lo que lleva a una reducción de coeficiente de fricción (𝜇).
20. 20|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4.2) Mecanismo de cizallamiento de interfaz geosintético-arena
En un Mecanismo de corte de arena - geosintética con la finalidad de realzar
una investigación a nivel micro estructural para poder comprender el
mecanismo de deformación de los geosintéticos.
Se tomaron imágenes de los especímenes geosintéticos deformados después
de cada prueba. Para poder comparar, todas las imágenes lo cual se tomaron
con la misma ampliación (para especímenes de geo membrana y para
especímenes de geo textil).
Fig. 11 Prueba de corte directo de gran escala para la interfaz arena-geotextil
Fuente: Geotextiles and Geomembranes recuperado de www.elsevier.com/locate/geotexmem
21. 21|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Se puede observar que la
pendiente inicial es alta para
la geomembrana de arena.
Y el esfuerzo cortante
máximo se alcanza con un
desplazamiento horizontal
muy pequeño (0,8e5 mm).
Para una tensión normal de
50 kPa, la tensión de cizalla
alcanza un valor máximo y se
hace constante después de
eso.
En las siguientes figuras muestran las curvas de desplazamiento horizontal v/s
la tensión de cizallamiento, a diferentes tensiones normales.
Fig. 12 Curva de desplazamiento horizontal v/s la tensión de cizallamiento
para la interface arena-geomembrana
Fuente: Geotextiles and Geomembranes recuperado de
www.elsevier.com/locate/geotexmem
22. 22|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Muestra de geomembrana deformada en las siguientes figuras Nº 13:
a) arañazos menores en la superficie de la geomembrana a 50 kPa de estrés
normal.
En la imagen (a), se observan arañazos
menores en la superficie de la
geomembrana debido al deslizamiento de
las partículas de arena sobre la
geomembrana. Por lo tanto, con un estrés
normal bajo (50 kPa), el deslizamiento es
el mecanismo de corte que gobierna la
interface la geo membrana. Después del
pico se produce una reducción del
esfuerzo cortante y, finalmente, se hace
constante.
23. 23|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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c) a 150 kPa.B) arado de la superficie de la
geomembrana en 100 kPa.
(b) y (c), la fuga profunda sobre la superficie de la geomembrana es claramente
visible. Esta fuga profunda se parece al arado. Después del arado, se produce un
gran desgaste que conduce a una reducción después del pico en el esfuerzo
cortante. Debido al cambio en el mecanismo de cizallamiento en una tensión normal
más alta (100 kPa).
24. 24|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Las curvas de tensión-
desplazamiento muestran una
pendiente inicial alta, seguida por
una reducción de la pendiente.
Hasta el pico.
Después del pico se produce una
reducción del esfuerzo cortante y,
finalmente, se hace constante.
La alta pendiente inicial se debe a
la movilización de la fricción entre
la arena y el geotextil.
El esfuerzo de cizallamiento
máximo representa el
enclavamiento máximo de las
partículas de arena con fibras
geotextiles.
En la figura se puede observar que nos muestra las curvas de desplazamiento
horizontal v/s la tensión de corte para la interface arena-geotextil.
Fig Nº 14 Curva de desplazamiento horizontal v/s la tensión de cizallamiento
para la interface arena-geotextil.
Fuente: Geotextiles and Geomembranes recuperado de
www.elsevier.com/locate/geotexmem
25. 25|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Imágenes de un espécimen de geotextil deformado en las figuras Nº 15:
a) El enclavamiento de la partícula de arena.
(a)Muestra el enclavamiento de
partículas de arena con fibras
geotextiles. La reducción post-pico
de la tensión de cizallamiento se
produce debido a la deformación
elástica o el estiramiento de las
fibras geotextiles.
26. 26|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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b) estiramiento de fibras geotextil.
(b) muestra el estiramiento de las fibras geotextiles. Después de la reducción
post-pico en el esfuerzo cortante, se observa una región de tensión de cizalla
constante. Esto es indicativo de la deformación plástica, así como el desgaste y
el desgarro de las fibras.
27. 27|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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(c) muestra el desgarro de las fibras geotextiles. Se ha intentado evaluar el
diámetro de las fibras geotextiles antes y después de la prueba de
cizallamiento para tener una idea de la cantidad de estiramiento.
c) desgarramiento de fibras geotextil.
28. 28|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4.3. EFECTO DE LA SATURACIÓN DE ARENA
Para estudiar este efecto, se realizaron ensayos a un 50% y un 100% de grado de
saturación y se compararon con arena seca. Para llevar a cabo estos ensayos, se calculó
la cantidad de agua necesaria para alcanzar el grado de saturación deseado y se mezcló
con arena seca.
Interfaz Grado de saturación (%) µ*
S1 0 0.9
S1 50 0.72
S1 100 0.72
S1-GM 0 0.44
S1-GM 50 0.36
S1-GM 100 0.35
S1-GT 0 0.67
S1-GT 50 0.57
S1-GT 100 0.56
Tabla 6
Resultados de la prueba de corte directo sobre arena solamente e interfases arena-geosintéticas a
diferentes grados de saturación de arena.
Por lo tanto, el mecanismo de corte de la interfase arena-membrana no sólo depende del esfuerzo
normal sino también del grado de saturación de la arena.
29. 29|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Imágenes de especímenes geotextiles deformados a) 100 kPa; B) 150 kPa; C) 200 kPa de
estrés normal para pruebas de arena no saturada.
Fig. 16 (a) Fig. 16(b) Fig. 16(c)
De la fig. 16, se puede observar que las partículas de arena Adherido a las fibras geotextiles
al 50% de grado de saturación, que Es muy diferente de la observación realizada para las
pruebas de arena. La razón de este comportamiento podría ser la generación de succión en
la interfase. La succión generada en la interfaz Durante el corte de las partículas de arena
hacia las fibras geotextiles Y así las partículas se adhieren a las fibras.
30. 30|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4.4. EFECTO DEL TAMAÑO MEDIO DE PARTÍCULA DE LA ARENA
Para estudiar este efecto, se tomaron dos arenas con las mismas características
morfológicas y tamaño medio de partícula diferente (D50).
In terfaz esfu rzo n ormal (Kpa) µ µ*
S1 50 1.08 0.9
100 0.94
150 0.86
200 0.90
S1 - GM 50 0.55 0.44
100 0.44
150 0.45
200 0.43
S1 - GT 100 0.69 0.67
150 0.67
200 0.66
S2 50 0.93 0.91
100 0.93
150 0.93
200 0.90
S2 - GM 100 0.33 0.38
150 0.38
200 0.40
S2 - GT 50 0.67 0.69
100 0.69
150 0.66
200 0.70
S1 .- La arena con
tamaño de partícula
medio pequeño
S2 .- La arena con
gran tamaño de
partícula medio
Resultados de la
prueba de
cizallamiento directo
sobre arena
solamente e interfases
arena-geosintéticas a
diferentes tensiones
normales y 80% de
densidad relativa de
arena.
La Tabla 5
31. 31|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Las geomembrana con arena S2 mostraron muy poca cantidad de lavado (o arada). Este
tipo de comportamiento puede visualizarse claramente en la Fig. 17 (a) y b). Este
comportamiento se debe a la presencia de partículas de gran tamaño Que reducen el
esfuerzo de contacto por unidad de partícula.
Debido a la Menor tensión de contacto, la indentación de plástico sobre la geomembrana
Superficie reduce y en última instancia conduce a una Resistencia al corte (y coeficiente de
fricción) como se observa en la Tabla 5.
Fig. 17(a) Fig. 17 (b)
32. 32|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Fig. 17 (c) Fig. 17 (d)
Las imágenes de geotextil Los especímenes de la Fig. 17 (c) y (d) muestran
trabarse con granos de arena y romperse las fibras geotextiles. Así, la variación
del tamaño medio de partícula En el presente estudio no afectó el mecanismo
de cizallamiento de la interfase arena-geotextil. Por lo tanto, se obtuvieron
resultados similares Para la interfase arena-geotextil con ambas arenas.
33. 33|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4.5. EFECTO DE LA DENSIDAD RELATIVA DE ARENA
Interfaz Densidad relativa (%) µ*
S1 40 0.62
S1 60 0.82
S1 80 0.9
S1-GM 40 0.43
S1-GM 60 0.4
S1-GM 80 0.44
S1-GT 40 0.61
S1-GT 60 0.65
S1-GT 80 0.67
Tabla 7
Resultados de la prueba de cizallamiento directo sobre arena solamente e
interfases arena-geosintéticas a diferentes densidades relativas de arena.
La restricción impuesta por la geomembrana en la interface reduce la tendencia a
la dilatación de la arena y mitiga el efecto de la densidad relativa de la arena. Para
la interface arena-geotextil, el coeficiente de fricción (µ*) aumenta con el aumento
de la densidad relativa de la arena.
34. 34|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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4.6. EFECTO DE LA VELOCIDAD DE CORTE
Interfaz Velocidad (mm/min) µ*
S1-GM 0.314 0.44
0.502 0.33
2.54 0.35
S1-GT 0.314 0.67
0.502 0.59
2.54 0.63
tabla 8
Coeficientes de fricción para interfaces de arena-geosintética a diferentes
velocidades de corte.
Se puede observar que el coeficiente de fricción (µ*) disminuye con el aumento de
la velocidad de corte para ambas interfaces hasta un valor particular, después de
lo cual se vuelve casi constante
35. 35|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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CONCLUSIÓN
En este trabajo se presentan los hallazgos de un Investigación sobre diferentes
interfaces de arena y Geo sintéticos utilizando caja de corte directo modificado de gran
tamaño. El primero Serie de experimentos se llevó a cabo para estudiar el
comportamiento de corte de Arena, geo membrana y arena-geo textil.
La Siguiente serie de experimentos se llevó a cabo para estudiar el efecto de Diferentes
propiedades físicas de la arena y las condiciones de Arena-geo sintética
comportamiento de la interfaz. Para estudiar el mecanismo de falla, Se realizaron
estudios micro estructural sobre geo membrana deformada Y los especímenes de geo
textil después de la prueba.
El seguimiento Se puede extraer conclusiones del presente estudio:
1) Estudio microestructura de especímenes de geo membranas deformadas
Revela que el mecanismo de cizallamiento cambia de Deslizamiento con
aumento, en el esfuerza normal. La anchura De la erosión producida en la
superficie de la geo membrana es muy pequeña En comparación con el
tamaño medio de la partícula de arena y el mínimo distancia entre dos curvas
paralelas aumenta, con el aumento del esfuerzo normal.
36. 36|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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Para la investigación se hizo el uso de un microscopio denominado
FESEM que utiliza para capturar las imágenes de alta resolución.
Fuente: recuperado de Inicio UPV
Fig. 18 Servicio de Microscopía Electrónica
37. 37|Mecánica de Suelos II (IC - 445)
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2) El mecanismo de cizallamiento para la interface arena-geo membrana Depende
del grado de saturación de la arena junto con el esfuerzo normal. El estudio
microestructura sobre geo membrana deformada Especímenes revela a 50 kPa
Esfuerzo normal para la prueba de arena no saturada, mientras Se observa en
ensayos con arena seca, con el misma esfuerzo. Además la distancia mínima de
escurrimiento a la partícula media Tamaño es mayor para la arena no saturada en
comparación con la Arena debido a la estructura floculada de las partículas de
Insaturado.
Imágenes FESEM de especímenes de geo membrana deformados (a) a 100 kPa y
(b) 200 kPa de esfuerzo normal; .
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especímenes de geo textil C) a 100 kPa y d) 200 kPa de esfuerzo
normal para las pruebas de arena S2 (con D50=0,44).
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Tabla 7
Los resultados de la prueba de cizallamiento directo en arena solamente
y las interfaces arena-geo sintética en Diferentes densidades relativas de
arena.
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3) Para la arena con un tamaño de partícula medio más grande (D50 =
40), poco Se observa una cantidad de raspado (o arado) en las muestras
de geo membrana deformadas en comparación con la arena con
Coeficientes de fricción para interfaces de arena-geo síntesis a
diferentes velocidades de corte.
Tabla 8
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Tamaño medio de partícula (D50 = 0,21). Esto se debe a la reducción de
estrés de contacto por partícula con el aumento de la partícula medio
tamaño.
4) El estudio micro estructural de especímenes de geo textil deformado
revela que el mecanismo de cizallamiento para geo textil de arena Es el
entrelazamiento de las partículas de arena con las fibras geo textiles, el
estiramiento y el desgarro de las fibras geo textiles.
Mientras que el entrelazado de los granos de arena y el desgarramiento
de las fibras Fueron claramente visibles en las imágenes del FESEM, él
Se determinó mediante análisis de imagen. La reducción Del diámetro
de las fibras debido al estiramiento se determinó Trazando la curva de
distribución del tamaño de la fibra, que confirmó El estiramiento de las
fibras.
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5) Las partículas de arena se adhirieron a las fibras geo textiles para las
pruebas de arena no saturada. Esto es debido a la succión Generada en
la interface durante el cizallamiento, que tira de las partículas de arena
hacia el geo textil.
6) Los especímenes de geo textil deformados muestran características
similares (Estiramiento, desgarramiento de fibras y entrelazamiento de
granos de arena) Para ensayos con arena con diferentes tamaños de
partícula (Desde 0,21 mm hasta 0,44 mm). Por lo tanto, resultados
similares Se obtienen para ensayos de arenas con partículas medias De
tamaño comprendido entre 0,21 mm y 0,44 mm.