Procedimientos de Ensayo de Suelos: Corte Directo, Carga Constante, Secado y Densidad de Arena

Ensayo de Corte Directo

Preparación

El método de corte directo es aplicable tanto para suelos arcillosos como arenosos. Se preparan 3 probetas que se someten a 3 valores diferentes de presión normal. En el tallado y preparación, se debe cuidar que no se produzcan pérdidas de humedad. Si es necesario, se ha de preparar en cámara húmeda. El tamaño máximo de las partículas no puede exceder 1/10 de la altura de la caja de corte. Según el tipo de terreno a ensayar (cohesivo o friccionante), el procedimiento de preparación es diferente.

Modalidades de Ensayo

1. Consolidado y Drenado (CD)

Se aplica a todo tipo de suelos. Se aplica la tensión normal, se espera a finalizar la consolidación primaria y se inicia el corte a velocidad pequeña para evitar el desarrollo de presiones de poro, utilizando piedras porosas en ambas caras para facilitar el drenaje. Se obtienen la cohesión y fricción efectivas.

2. Consolidado y No Drenado (CU)

Se aplica a suelos cohesivos de baja permeabilidad. Se aplica la tensión normal esperando a la consolidación y se aplica la tensión de corte a velocidad elevada para evitar el drenaje.

3. No Consolidado y No Drenado (UU)

Se aplica a suelos cohesivos. La carga y el corte se realizan sin drenaje, iniciando el corte nada más aplicar la carga vertical.

4. Con Varias Pasadas

Una vez finalizado el ensayo de corte normal, se somete a varias pasadas de corte invirtiendo el sentido de la marcha, para obtener los parámetros residuales.

Ensayo de Carga Constante

Apropiado para suelos con coeficientes de permeabilidad entre 10^-2 y 10^-5 y con menos del 10% de finos.

Preparación

1. Tomar una muestra del material recibido seco al aire. El diámetro máximo de las partículas ha de ser inferior a D/12.
2. Tomar muestras para determinar la humedad y densidad relativa.
3. Pesar el resto.
4. Compactar y colocar la muestra siguiendo alguno de los tres procedimientos:
   • Compactación ligera a determinada humedad.
   • Vertido de la muestra en seco.
   • Vertido de la muestra saturada.

Preparación de la Muestra

Compactación a Humedad Dada

Añadir el agua necesaria a la muestra para obtener la humedad deseada, compactar la muestra mediante golpeo en seis capas, pesar el material sobrante y determinar la humedad.

Vertido en Seco

La muestra se vierte con ayuda de un embudo, manteniendo una altura de caída pequeña y repartiendo uniformemente. Nivelar la superficie y determinar la humedad.

Vertido de Muestra Saturada

Se llena la célula con agua desaireada, se vierte la muestra desde un embudo. Para compactar, se apisona o vibra durante el vertido. Se determina la humedad.

Procedimiento con Flujo Descendente

Saturación: Se suministra agua desaireada al tanque y se abre la purga. Se cierra la llave y se abren las de los tubos piezométricos. Se mide el tiempo para completar un volumen de agua, se miden las alturas de los tubos y la temperatura. Todo esto se repite varias veces.

Ensayo de Secado en Estufa

Procedimiento

1. Tomar una muestra de suelo húmedo de tamaño adecuado según su diámetro.
2. Determinar la masa (M₁) del recipiente seco y limpio con tapa.
3. Colocar la muestra en el recipiente y determinar su masa (M₂).
4. Quitar la tapa e introducir en estufa.
5. Secar hasta masa constante.
6. Sacar de la estufa, tapar y dejar enfriar.
7. Determinar la masa (M₃).

Cálculo del contenido de agua (w): w = m_w/m_s = (M₂ - M₃) / (M₃ - M₁) * 100%

Determinación de la Densidad de Arena in situ

Método de Operación

Excavación del Agujero

1. Alisar la superficie del terreno.
2. Colocar el plato metálico comprimiendo.
3. Excavar el agujero de forma cilíndrica.
4. Retirar el material excavado y guardarlo en un frasco.
5. Determinar la masa húmeda del material extraído.

Determinación del Volumen del Hueco

1. Llenar el frasco hasta la válvula con la arena normalizada.
2. Determinar la masa del conjunto.
3. Cerrar la válvula y colocar el frasco con el cono boca abajo.
4. Abrir la válvula dejando que la arena normalizada rellene el hueco.
5. Cerrarla y pesar el frasco.

Calibración

Determinación del Volumen del Frasco

1. Recubrir de parafina todas las juntas.
2. Hallar la masa del dispositivo limpio y seco una vez parafinado.
3. Llenar el frasco de agua, cerrarlo y eliminar el sobrante que haya quedado en el cono.
4. Secarlo y determinar la masa del conjunto midiendo la temperatura.

Determinación de la Masa de Arena que Llena el Frasco

1. Eliminar por completo la parafina anterior.
2. Hallar la masa del dispositivo vacío y seco.
3. Llenar de arena.
4. Cerrar y eliminar el exceso.
5. Hallar la masa.
6. Calcular la masa de arena que cabe en el frasco.
7. Repetir esto tres veces.
8. Calcular la densidad de la arena calibrada.

Determinación de la Masa de Arena que Llena el Cono

1. Llenar el frasco hasta la válvula.
2. Pesar lleno.
3. Cerrar e invertir.
4. Abrir la válvula hasta que la arena deje de caer.
5. Cerrar y pesar el frasco con la arena que queda.
6. Calcular por resta la masa de arena que cabe en el cono, válvula y espesor de la placa.
7. Repetir tres veces obteniendo la media.