SISTEMAS DE ENSAYOS TRIAXIALES

PRUEBA NO CONSOLIDADA SIN DRENAJE (UU)
El suelo se encuentra en estado no consolidado, sólo cuando el volumen de suelo permanece igual sin el reemplazo de aire. Este suelo se encuentra suelto en estado natural. En caso de condiciones sin drenaje, no se permite que el agua de los poros se drene del suelo. Las condiciones sin drenaje y sin consolidación se mantienen durante la prueba triaxial. La prueba triaxial generalmente se realiza en una celda pequeña, donde la muestra se coloca en el cilindro cuya relación entre longitud y diámetro es 2. En total, se aplican tres tensiones principales a la muestra de suelo. Uno es el esfuerzo axial más el esfuerzo de confinamiento. Otras dos tensiones principales son iguales, como lo es la presión aplicada al suelo por el agua confinada por todos sus lados.
Hay una funda de goma que está completamente sellada en la parte superior e inferior, actuando como una membrana impermeable. Los transductores de presión se fabrican para medir la presión de poro de la muestra.
Esta prueba se realiza en dos etapas como se muestra a continuación.
Etapa 1: La tensión vertical que se aplica forma la tensión principal principal. La presión de confinamiento perpendicular forma la tensión principal menor.
Etapa 2: La tensión desviadora axial se aplica a la muestra, lo que genera tensiones de corte. Esta tensión desviadora se aplica a lo largo de la dirección axial hasta que ocurre la falla en el suelo. El valor límite del esfuerzo cortante en el que el suelo falla a lo largo de un plano se denomina resistencia al corte del suelo.
El sistema de prueba triaxial S4700 para pruebas UU se suministra completo con:
• Bastidor de carga electromecánico de varias velocidades (S4630/01)
• Célula de carga, 5 kN (G345/S5)
• Celda triaxial para muestras de 38 y 50 mm (S4710)
• Celda triaxial para muestras de 70 y 100 mm (S4712)
• Bloque para medición de presión y desaireación (S4715)
• Transductor de presión: 2000 kPa (G360)
• Sistema de presión constante de agua y aceite (S4714)
• Tanque de agua desaireadora, 7 L. y manguera (S4717)
• Unidad de lectura TCM con software para realizar pruebas triaxiales UU (S4708)
PRUEBA CONSOLITADA SIN DRENAJE (CU)
Esta prueba consolidada no drenada (CU) se lleva a cabo en una muestra cilíndrica de muestra de suelo no perturbada con la medición de las presiones de agua intersticial en una celda triaxial y una máquina de compresión electromecánica de múltiples velocidades. Se deja que la muestra se sature y se consolide bajo las presiones de confinamiento y contrapresión aplicadas antes del inicio de la prueba. El cambio de volumen se controla midiendo el agua y el aire expulsados durante la etapa de saturación a consolidación. Una vez que se completa la consolidación, la muestra se aísla de la contrapresión y no se permite ningún drenaje durante la prueba de corte. La tasa de deformación calculada puede ser tan lenta como 0,032 mm/min para medir las presiones y tensiones del agua intersticial. A partir de un conjunto de pruebas en 3 muestras, se pueden trazar los círculos de Mohr de tensión efectiva y tensión total en el momento de la falla.
También se pueden determinar los valores de cohesión efectiva y del ángulo de corte efectivo. Los tamaños de muestras comunes son diámetro: 72 mm x 144 mm de altura, diámetro: 50 mm x 100 mm de altura y diámetro: 38 mm x 76 mm de altura.
PRUEBA DRENADA CONSOLIDADA (CD):
Las pruebas de CD se pueden realizar en todo tipo de suelos. Se permite el drenaje en ambas fases de la prueba triaxial; consolidación y cizallamiento isotrópicos. El suelo se consolida bajo una presión de confinamiento elegida; y después de completar la consolidación, se prueba el corte aplicando tensión desviadora gradualmente a una velocidad de deformación lenta mientras se permite un drenaje completo. Se necesita más tiempo para completar una prueba en comparación con la prueba CU, y comúnmente se la conoce como prueba "lenta", que rara vez se realiza excepto por interés de investigación.
La prueba de compresión triaxial drenada consolidada, con medición del cambio de volumen durante el corte, se lleva a cabo en una secuencia similar a la prueba no drenada consolidada, pero durante el corte la contrapresión permanece conectada a la muestra que se carga lo suficientemente lentamente como para evitar el desarrollo de presiones de poro excesivas.
Sistema de prueba triaxial S4705 para pruebas UU, CU y CD suministrado completo con:
• Bastidor de carga electromecánico de varias velocidades (S4630/01)
• Célula de carga, 5 kN (G345/S5)
• Celda triaxial para muestras de 38 y 50 mm (S4710)
• Celda triaxial para muestras de 70 y 100 mm (S4712)
• Bloque para medición de presión y desaireación (S4715) (3 piezas)
• Transductor de presión - 2000 kPa (G360) (3 piezas)
• Sistema de presión constante de agua y aceite (S4714) (2 piezas)
• Unidad de cambio automático de volumen (S4716)
• Tanque de agua desaireadora, 7 L. y manguera (S4717)
• Registrador de datos, unidad de adquisición de datos de 4 canales (G285/4)
• Unidad de lectura TCM con software para realizar pruebas triaxiales UU (S4708)
• Unidad de lectura TCM con software para realizar pruebas triaxiales CU - CD (S4709)
Adquisición de datos y software para PC
La prueba triaxial CU-CD es una prueba complicada que necesita datos de carga, datos de desplazamiento, datos de presión de la celda triaxial y datos de cambio de volumen. Los datos de carga y desplazamiento se transfieren y registran a través de la unidad TCM304 al software. 3 datos de presión de la celda triaxial y datos de cambio de volumen transferidos y registrados a través del unilogger al software.
El software para pruebas CD-CU es compatible con el registrador de datos G285/4 y la unidad TCM304. El registrador de datos se puede conectar al PC mediante el puerto RS232. Todas las ganancias de los canales se pueden configurar manualmente y se puede aumentar la precisión de la lectura.
El Software Triaxial es un software modular que cuando se quiere realizar una nueva prueba, dirige al usuario paso a paso. Primero, el software desea ingresar mediciones iniciales como diámetro, altura, peso de la muestra, etc. En esta etapa, el usuario decide que se realizará la prueba CU o CD e ingresa los pasos de incremento de presión de la celda, la presión diferencial de contrapresión y la tensión efectiva que se utilizará en consolidación.
Una vez completada la inicialización, el usuario pasa a la etapa de incremento de presión de celda de saturación. La presión de la celda debe incrementarse hasta la presión ingresada en la etapa de inicialización. Durante esta etapa, el software calcula B y la presión de poro y envía su gráfico con respecto al tiempo. Cuando el valor B se satura, se debe finalizar esta etapa. Generalmente el valor de B no llegaría a 0,95, por lo que se debe implementar una etapa de incremento de contrapresión. En la etapa de incremento de contrapresión de saturación, antes del inicio de esta etapa, el software ordena qué contrapresión se debe aplicar con respecto a la configuración inicial. El software extrae datos de cambio de volumen y presión de poro durante esta etapa.
Las etapas de saturación se pueden realizar de forma recursiva como máximo en 10 ciclos. Los datos relevantes de cada etapa se escriben en los archivos respectivos para su posterior investigación e informes. Cuando se complete la saturación se podrá implementar la etapa de consolidación. En esta etapa, el software ordena ajustar tanto la presión de la celda como la contrapresión para aplicar una tensión efectiva. En la etapa de consolidación, el cambio de volumen, la presión de poro y el porcentaje de disipación de presión de poro se dibujan como gráficos. Cuando se complete la etapa, la siguiente etapa será la etapa de corte de CU o CD. El software sugiere la velocidad de corte respecto a los resultados encontrados en la etapa de consolidación. El desplazamiento axial y la fuerza deben tararse antes de iniciar el corte.
En la etapa de corte se dibujan gráficos de tensión desviadora, presión de poro, ơ` versus ơ`3 y s` versus t`. Se pueden configurar 4 muestras de prueba diferentes en el mismo archivo. Todos los resultados se utilizan para dibujar círculos de Mohr. Los datos se evalúan con respecto a la condición del extremo cortante de la muestra. Esta condición se puede seleccionar como presión de poro constante, cambio de volumen constante, relación de desviador primario efectivo, etc. Con las mediciones finales se cierra un conjunto de datos. Los datos sin procesar se pueden exportar a Microsoft Excel. Sin utilizar el entorno Microsoft Excel, se pueden imprimir todos los informes, que incluyen un resumen de cada etapa con gráficos relevantes.