Ensayos de Penetracin

Partiendo del ensayo original desarrollado por Atterberg en 1911, donde la tcnica del operador influa grandemente en los resultados obtenidos; y la mecanizacin del ensayo por Casagrande en 1932 donde minimiz los errores del operador, las normas de todo el mundo han adoptado como metodologa para la obtencin del lmite lquido, el Cascador de Casagrande.

Sin embargo, a pesar de la normativa, se genera un importante nmero de errores como ser en la ejecucin del ensayo: la dificultad de realizar la ranura en ciertos suelos arenosos, la tendencia de los suelos de baja plasticidad de deslizar por la cuchara en lugar de fluir, sensibilidad de pequeas diferencias en el aparato (forma del acanalador, dureza de la base, la forma de la leva, la rugosidad de la cuchara, etc.), la sensibilidad de la tcnica del operador en realizar el ensayo, etc. La combinacin de todos estos factores deriva en pensar lo conflictivo del uso de este mtodo ya que ensayos realizados sobre un mismo suelo dan distintos resultados. Existe un mtodo alternativo donde minimiza estos errores.

Esencialmente el ensayo de lmite lquido es una medida de la resistencia de corte de un suelo blando cuya humedad se acerca al estado lquido. La teora de plasticidad desarrollada por Prandtl estableci una relacin entre la resistencia de corte y la resistencia a penetracin de un suelo. Esta relacin es una constante en materiales como las arcillas saturadas. Entonces podemos decir que el ensayo de penetracin debera ser una medida vlida de lmite lquido. Para ello existen distintos tipos de conos para determinar el lmite lquido como se muestran en las Fig.6 a Fig.8.

El lmite lquido de un suelo se puededeterminar mediante el penetrmetro de cono o el aparato de Casagrande(BS 1377:1990: parte 2, las clusulas 4.3, 4.5).

Uno de los principales cambios introducidos por la Norma Britnica 1975 (BS 1377) fue que el mtodo preferido de las pruebas de lmite lquido se convirti en el penetrmetro de cono.

Esta preferencia se ve reforzada en la Norma revisada de 1990, British que se refiere al penetrmetro de cono como el "mtodo definitivo. El penetrmetro de cono se considera un mtodo ms satisfactorio que la alternativa porque es esencialmente una prueba esttica que se basa en la resistencia al corte del suelo, mientras que el mtodo alternativo de Casagrande taza introduce efectos dinmicos.

En la prueba depenetrmetro, el lmite lquido del suelo es el contenido de humedad a la que un conode 60gramos de peso con un ngulo de punta de 60, se sumerge exactamente 10 a 20 mm (segn el estndar utilizado) en una taza de suelos remoldeados en un perodo de 5 segundos. A este contenido de humedad el suelo es muy blando.

Cono de Cada

El Cono Ruso

Inicialmente se uso la aguja de Vicat y conos estrechos. Aparentemente esos ensayos no provean resultados satisfactorios. El primer ensayo estandarizado fue el mencionado por Vasilev en 1949, donde el aparato empleado es el mostrado en la Fig.6, y en el que una penetracin de 10 mm indica el lmite lquido.

El Cono Hind

El desarrollo de un ensayo simplificado de lmite lquido por el Indian Central Road Research Institute comenz en 1953 y concluy con el dispositivo mostrado en la Fig.7, donde una penetracin de una pulgada indica el lmite lquido.

El Cono de Georgia Institute of Technology

Experimentos para un ensayo simplificado de lmite lquido condujo en 1951 al Georgia Institute of Technology a encontrar un mtodo de penetracin. El penetrmetro utilizado es el mostrado en la Fig.8, donde una penetracin de 10 mm indica el lmite lquido.

La figura 9 presenta el cono de cada de 80 gr. utilizado en Inglaterra:

Figura 9. Cono de Cada

Pruebas de plasticidad

La plasticidad de los suelos se determina usando ensayos de resistencia remoldeados relativamente simples. El lmite plstico es el contenido de humedad del suelo bajo prueba cuando remoldeado y laminados entre las puntas de los dedos y una placa de vidrio de tal manera que las grietas longitudinales y transversales aparecen en un dimetro de laminados de 3 mm. En este punto, el suelo tiene una consistencia rgida.

El lmite lquido de un suelo se puede determinar mediante el penetrmetro de cono o el aparato de Casagrande (BS 1377: 1990: parte 2, las clusulas 4.3, 4.5). Uno de los principales cambios introducidos por el 1975 British Standard (BS 1377) fue que el mtodo preferido de la prueba lmite lquido se convirti en el penetrmetro de cono. Esta preferencia se refuerza en el revisada 1990 British Standard que se refiere al penetrmetro de cono como el 'mtodo definitivo'. El penetrmetro de cono se considera un mtodo ms satisfactorio que la alternativa porque es esencialmente una prueba esttica que se basa en la resistencia al corte del suelo, mientras que el mtodo de copa Casagrande alternativa presenta efectos dinmicos. En la prueba de penetrmetro, el lmite lquido del suelo es el contenido de humedad a la que un 80 g, 300 cono hunde exactamente 20 mm en una taza de suelo remoldeado en un perodo de 5 aos. En este contenido de humedad del suelo ser muy suave. La figura 8.2 muestra el penetrmetro de cono y copa Casagrande. Al determinar el lmite lquido con el aparato de Casagrande, la base de la copa se llena con tierra y una ranura se hace entonces a travs del suelo hasta la base de la copa. El aparato est dispuesto para permitir que la copa de metal que se levant varias veces de 10 mm y se dej caer libremente en su base de goma a una velocidad constante de dos gotas por lmite lquido second.The es el contenido de humedad de un suelo cuando 25 golpes causan 13mm de cierre de la ranura en la base de la copa. El lmite lquido se determina generalmente mediante la mezcla de los suelos para consistencias simplemente hmedos y secos del lmite lquido y determinar el contenido de humedad lmite lquido por interpolacin entre cuatro puntos (Fig. 8.3). BS 1.377: Parte 2: 1990, clusula 4.6 proporciona los factores que permiten que el lmite lquido se determina a partir de un punto (Clayton y Jukes 1978).La prueba de lmite plstico depende en gran medida de la habilidad del operador, y es casi completamente subjetiva pesar de los intentos por parte de la norma britnica para definir el procedimiento de manera rgida. El mtodo de copa Casagrande de determinar el lmite lquido es tambin ms bien depende del operador, y adems sufre de problemas de mantenimiento del aparato. Estas dos pruebas estaban sujetos a un programa de pruebas comparativas llevadas a cabo en el Reino Unido y reportado por Sherwood en 1970. La repeticin de estas pruebas entre ms de 40 laboratorios en el Reino Unido se puso a prueba y dieron los resultados que figuran en la Tabla 8.2.

El rango de los resultados reportados para estas pruebas es bastante alarmante, sobre todo en vista del hecho de que era conocido por las organizaciones participantes que sus resultados se compararon con los de organizaciones rivales. Sherwood (1970) coment que TRRL intenta evaluar la cantidad de error atribuible a un aparato defectuoso o desgastado en la prueba de lmite lquido indica que la mayora de error fue debido a la tcnica del operador. Esto sin duda est de acuerdo con nuestras observaciones que incluyen uno de un error de contenido de humedad 15% en la determinacin del lmite lquido usando el aparato de Casagrande como resultado de la frecuencia incorrecta de gota. Cuando se considera la prueba de lmite plstico es sorprendente que exista algn acuerdo entre los laboratorios. La cantidad de presin de los dedos utilizado y la forma de las puntas de los dedos vara en gran medida y, adems, los operadores con frecuencia no llevan a cabo la prueba usando las puntas de los dedos (como se especifica en la Norma Britnica) ya que estos son eminentemente inadecuado para la tareaPgina 1Captulo 8 Las pruebas de laboratorio INTRODUCCIN Las pruebas de laboratorio es parte de la inspeccin fsica. Como parte integral de la investigacin del sitio, la necesidad de las pruebas de laboratorio a menudo determinar el tipo y la frecuencia de muestreo que deben tomarse, y por lo tanto controlar el mtodo de formacin de pozos de sondeo. As, el tipo de muestreo requiere un precognition del suelo condiciones en el lugar; esto ha tenido el efecto de que lleva a algunos autores a recomendar al menos dos etapas de trabajo de campo, con la mayor parte de las pruebas de laboratorio que se lleva a cabo despus del muestreo especfico en el segundo fase de la investigacin. Para el trabajo de rutina de un programa de este tipo es poco prctica y rara vez se utiliza, debido a los aumentos en los costos y el tiempo que hace. Si dos fases de sitio y el trabajo de laboratorio no pueden ser incluido a continuacin, la investigacin debe ser planificado con ms cuidado. Con posibilidad de cambios en trabajo de campo, con una estrecha supervisin de ingeniera y con un conocimiento de las condiciones del suelo en el sitio con base en un estudio terico de primera clase, debera ser posible para evitar el uso de dos investigaciones de campo. Mecnica de suelos, aunque un -branch de la ingeniera, es a menudo impreciso. Dado que muchos problemas no pueden resuelto con exactitud, ya sea como resultado de tcnicas analticas imperfecta o suelo complejo condiciones, el uso de tcnicas de muestreo y anlisis refinados ha sido cuestionada. Terzaghi y Peck (1948) han comentado '... En la gran mayora de los puestos de trabajo no es ms que un aproximado Se necesita pronstico, y si tal previsin no se puede realizar mediante una simple significa que no se puede hacer en absoluto '. Pero es esta actitud siempre justificado? Ciertas clases de estructura son tan costosas y las consecuencias de su fracaso tan grave que, sea cual sea las condiciones del suelo, no se deben escatimar esfuerzos en hacer lo ms exacta la prediccin del rendimiento como posible. Cuando se trate de trabajos de rutina, el juicio individual basado en un muestreo de bajo costo y de prueba bien puede ser suficiente en la mayora de los casos, pero tal mtodo tiene un inconveniente grave; no es asi permitir la extensin de los conocimientos de ingeniera basada en la observacin y la comparacin con la buena calidad datos. Trabajos de rutina son mucho ms numerosos que aquellos para los que el costo y el tiempo necesarios para pruebas precisas y especialista puede ser justificada, pero puede un ingeniero lujo de no desarrollar su experimentar y puede ahora permitirse las consecuencias del fracaso? Brunel y Stephenson podran hacerlo, por en su da los datos experimentales eran casi inexistentes en el campo de la mecnica de suelos y podra ser espera que el uso casi exclusivo de juicio personal conducira inevitablemente a algunos fracasos. Ya no podemos disfrutar de ese lujo. Al hacer predicciones sobre el comportamiento de los suelos, dos factores son los ms importantes. Primero, es normalmente necesario para juzgar qu elementos del comportamiento del suelo sern fundamentales para la satisfactoria el rendimiento de la estructura. Puesto que hay muchas maneras diferentes en que el comportamiento del suelo puede afecte negativamente al rendimiento de una estructura, es necesario apreciar todas esas facetas que puede causar problemas y luego analizar cada uno, aunque sea brevemente, para determinar cules son los ms crticos. En segundo lugar, es importante tener en cuenta los lmites que se pueden colocar en cualquier aspecto del comportamiento del suelo, por ejemplo, lo que la liquidacin es tolerable, y es este movimiento, total o diferencial? Por ejemplo, cuando se considera la idoneidad de un sitio para zapatas para una estructura de varios pisos que podra ser necesario tener en cuenta los siguientes aspectos del diseo: 1. estabilidad general pendiente despus de la final de la construccin; 2. Estabilidad de taludes temporales durante la construccin fundacin; 3. Requisitos de apoyo temporales; 4. cantidad de filtraciones de entrada en las excavaciones;Pgina 2Laboratorio de Ensayo 5. Efectos de la filtracin y la prdida de suelo en las estructuras adyacentes; 6. liquidacin de los alrededores del suelo debido a la depresin de napas; 7. presin mxima permisible del cojinete fundacin; 8. asentamientos de zapatas predijo; 9. Tiempo de consolidacin que se produzca; y 10. dimensiones y la disposicin para mantener los asentamientos diferenciales pequea propuso. En cualquier uno de los casos, es probable que slo una pequea proporcin de estos problemas requerira la adquisicin de los parmetros del suelo para la solucin. La calidad de los datos requeridos depender de la lmites permisibles establecidos para la estructura. Zapatas As propagacin en roca erosionada normalmente no experimentar asentamientos importantes, pero si una balsa con muy poca tolerancia del asentamiento diferencial fuera considera entonces incluso estas condiciones podran dar dificultades. Ejemplos de la tolerancia a la muy pequea asentamientos diferenciales de fundaciones balsa silo de azcar, en gota de resina de 5 mm sobre una base de 23 m dimetro era el lmite para evitar la angustia estructural, han sido considerados por Burland y Davidson (1976), Kee (1974) y Connor (1980). Dos factores afectan a la calidad de los datos de prueba del suelo necesarios para una prediccin satisfactoria de los suelos comportamiento. Las pruebas llevadas a cabo deben ser apropiados para la adquisicin de los datos requeridos, o su resultados deben ser empricamente vinculadas a los parmetros del suelo requeridas con suficiente precisin para el clculo requerido. Adems, el muestreo y las pruebas deben llevarse a cabo utilizando tcnicas y exactitud que producir parmetros que son representativos de la mayor parte del suelo in situ. Teniendo mente la pequea proporcin de la tierra en el lugar que se muestra, (Broms, (1980) sugiere 1 en 1000000 en volumen), que nunca ser factible obtener parmetros representativos cuando las condiciones del suelo son las tcnicas de muestreo y pruebas de variables, por bueno o caro. En estas circunstancias nicas pruebas de laboratorio simples normalmente deberan ser considerados, las pruebas contra el campo pueden proporcionar datos ms tiles. EL PROPOSITO DE ANALISIS DEL SUELO En general, el suelo se prueba con el fin de evaluar su variabilidad y con el fin de obtener parmetros para particular, clculos geotcnicos. Estas dos razones distintas para las pruebas de plomo a muy diferentes pruebas programas. Las pruebas de rutina llevadas a cabo para permitir que el suelo en un sitio que se dividir en grupos deberan idealmente ser programada para una primera fase de pruebas. Pruebas ms caros y complejos son posteriores normalmente llevado a cabo en suelo que se cree que ser representativa de cada grupo; Las muestras que se prueba no puede ser tan bien seleccionada antes de que se conozcan los resultados de las pruebas de clasificacin. Por razones de tiempo y economa, este esquema ideal no pueden normalmente ser utilizados. Pruebas ms complejas requieren un tiempo perodo de prueba. Cuando se inicia la prueba o menos al mismo tiempo que las muestras comienzan a llegar desde el sitio, la ingeniero inicialmente puede tener que confiar plenamente en las descripciones de suelo para una divisin del suelo in situ. Clasificacin de suelos se lleva a cabo con el fin de definir un pequeo nmero de diferentes grupos de suelo en cualquier sitio. Cada grupo de suelo puede consistir en una unidad geolgica estratigrficamente definido. Ms a menudo que fuere ignorar las fronteras geolgicas porque la esencia del grupo de suelo debe ser que los materiales dentro de ella tiene (o se espera que tengan) propiedades geotcnicas similares. Tamao de las partculas, la plasticidad y la orgnica contenido puede ser ms importante para el ingeniero geotcnico que el tiempo de deposicin. Los tres principales herramientas utilizadas para clasificar suelo son la descripcin de suelos, anlisis de la distribucin de tamao de partcula y prueba plasticidad. PRUEBAS DISPONIBLES En este captulo se propone describir las tcnicas individuales de prueba en detalle: textos como Lambe (1951), Obispo y Henkel (1962), Akroyd (1964), Vickers (1978), Cabeza (1980), Cabeza (1982), Cabeza (1986), BS 1.377: 1990 y ASTM Parte 19, deben ser referidos a los mtodos utilizados en cada prueba. Las pruebas de suelo estn vagamente trado en dos grupos en esta seccin; el primero proporciona informacin para permitir que el 2Pgina 3Sitio de investigacin clasificacin de suelo en grupos arbitrarios, mientras que el segundo incluye todas las pruebas que proporcionan parmetros que pueden utilizarse en el clculo y el diseo (Tabla 8.1) geotcnica. Tabla 8.1 Suelo pruebas de clasificacin y los parmetros de prueba Pruebas de clasificacin del suelo Las pruebas para geotcnica parmetros Descripcin de la muestra (Discutidos en el Captulo 2) Los ensayos de resistencia Distribucin de tamao de partcula pruebas Pruebas de rigidez Pruebas de plasticidad Pruebas de consolidacin Pruebas de compactacin La filtracin y la permeabilidad pruebas Pruebas de gravedad especfica Esta divisin no es convencional. Pruebas de plasticidad Normalmente, la distribucin de tamao de partcula y especfica pruebas de gravedad se conocen como pruebas de clasificacin del suelo (por ejemplo, vase la cabeza (1980) o BS 1377: parte 2: 1990). El British Standard utilizado para las pruebas de suelo durante muchos aos fue BS 1377: 1975. BS 1.377: 1975 compuesto un solo documento que abarca una amplia gama de pruebas de clasificacin y parmetros geotcnicos. Sin embargo, en ciertas reas del alcance de la antigua norma britnica era limitado. Por ejemplo, cuando era ensayos de resistencia a la tensin efectiva escritos no fueron considerados de rutina en la mayora de los laboratorios comerciales y por lo tanto, la descripcin de estas pruebas se omitieron de la norma. BS 1.377: 1975 ha sido ahora completamente revisada y es sustituida por BS 1377: 1990. La nueva norma britnica est dividida en nueve partes separadas: Parte 1 Requisitos generales y preparacin de la muestra Parte 2 pruebas de clasificacin Parte 3 Qumica y electro-qumicos pruebas Parte 4 pruebas relacionadas compactacin- Pruebas de la parte 5 de compresibilidad, permeabilidad y durabilidad Parte 6 de Consolidacin y permeabilidad pruebas en clulas hidrulicos y con la presin de poro medicin Parte pruebas de fuerza 7 Shear (estrs total) Parte pruebas de fuerza 8 Shear (tensin efectiva) Parte 9 En ensayos in situ. Pruebas de clasificacin del suelo Clasificacin de suelos, aunque la introduccin de una nueva etapa de adquisicin de datos en la investigacin del sitio, tiene un papel importante que jugar en la reduccin de los costes y aumentar la rentabilidad de laboratorio la prueba. Junto con la descripcin detallada de muestras, pruebas de clasificacin permiten los suelos en un sitio para ser dividida en un nmero limitado de grupos arbitrarios, cada uno de los cuales se estima que contiene materiales de propiedades geotcnicas similares. Pruebas ms costosas y que requieren mucho tiempo posterior que pueda realizarse para determinar los parmetros geotcnicos para fines de diseo pueden entonces hacerse en un nmero limitado de muestras que son seleccionados para ser representante del grupo de suelo de que se trate. Pruebas de distribucin del tamao de partcula BS 1.377: 1990 da cuatro mtodos para determinar la distribucin del tamao de partculas de los suelos (parte 2, clusulas 9.2 a 9.5). La fraccin gruesa del suelo (> 0,06 mm aproximadamente) se prueba mediante el paso a travs de una 3Pgina 4Laboratorio de Ensayo serie de tamices con aberturas decrecientes. La distribucin del tamao de partcula se obtiene a partir de los registros de el peso de las partculas del suelo retenido en cada tamiz y por lo general se muestra como un grfico de 'porcentaje pasando por peso 'como una funcin del tamao de partcula (Fig. 8.1). Fig. 8.1 granulometra tpica. Dos mtodos de cribado se definen en la norma BS 1377 (parte 2, las clusulas 9.2, 9.3). Tamizado en seco slo es adecuado para arenas y gravas que no contienen cualquier arcilla: la British Standard desalienta su uso, y Dado que la composicin exacta de un suelo no se conocer antes de la prueba, no se pidi a menudo. Wet tamizado requiere un procedimiento complejo para separar las partculas arcillosas finas de la fraccin gruesa de el suelo que es adecuado para tamizado, tal como se resume a continuacin. 1. Seleccione probeta representativas de acuartelamiento y riffling. 2. Horno espcimen seco en 105 a 110 C, y pesar. 3. Coloque el tamiz de 20 mm. 4. Wirebrush cada partcula retenida en el tamiz de 20 mm para eliminar los finos. 5. partculas del tamiz ms gruesas de 20 mm. Pesos Record retenidas en cada tamiz. 6. partculas Riffle ms finos de 20 mm para reducir la masa del espcimen de 2kg (aprox.). Pesar. 7. Spread suelo en una bandeja y la tapa con agua y hexametafosfato de sodio (2 g / l). 8. Revuelva con frecuencia durante 1 h, para descomponer y partculas de arcilla separados. 9. Coloque el suelo en lotes pequeos en un tamiz de 2 mm que descansa sobre una 63 m colador y lavar suavemente para eliminar multas. 10. Cuando limpia, colocar el material retenido en un horno y seco a 105-110 C. 11. Tamiz travs de tamaos de malla estndar entre 20 mm y 6,3 mm utilizando el tamizado en seco procedimiento. Nota pesos retenidos en cada tamiz. 12. Si hay ms de 150 g pasa la malla de 6,3 mm, dividir la muestra por riffling dar 100-150g. 13. Tamiz travs de tamaos estndar de malla entre 5 mm y 63 tm tamiz. Es importante que este procedimiento est estrechamente adherido a. La dispersin inadecuada de las partculas de arcilla, pobres lavado, la sobrecarga de los tamices, y el tiempo de tamizado insuficientes todas pueden llevar a resultados inexactos. En pueden ser necesarias en particular, el tiempo y mucho cuidado para asegurar la plena dispersin de terrones de arcilla dentro de la prueba espcimen. 4Pgina 5Sitio de investigacin La distribucin del tamao de partcula de la fraccin tierra fina, entre aproximadamente 0,1 mm y 1 m puede ser determinado por una de las dos pruebas de sedimentacin British Standard (BS 1377: parte 2, clusulas 9.4, 9.5). Suelo est sedimentado a travs del agua, y la ley de Stokes, que relaciona la velocidad terminal de un esfrica de partculas que cae a travs de un lquido de viscosidad conocida a su dimetro y la gravedad especfica, se utiliza para deducir la distribucin de tamao de partcula. Pruebas de sedimentacin hacen una serie de supuestos importantes. Puesto que se utiliza la ley de Stokes, la siguiente suposiciones son implcitas (Allen 1975). 1. La fuerza de arrastre sobre cada partcula se debe enteramente a las fuerzas viscosas dentro del fluido. Las partculas Debes ser esfrica, lisa y rgida, y no debe haber deslizamiento entre ellos y el fluido. 2. Cada partcula debe moverse como si fuera una sola partcula en un fluido de extensin infinita. 3. La velocidad mxima debe alcanzar muy poco despus se inicia la prueba. 4. La velocidad de sedimentacin debe ser lento lo suficiente para que los efectos de la inercia son insignificantes. 5. El fluido debe ser homognea en comparacin con el tamao de la partcula. Puesto que la ley de Stokes se aplica slo en la regin de flujo laminar, para nmeros de Reynolds de menos de 0,2, se no se puede aplicar a las partculas grandes. Por esferas de cuarzo (GS = 2,65) que caen en agua la crtica dimetro es de 60 micras. Algunos idea del tamao de partcula mnimo que se puede medir por la sedimentacin en agua se puede obtener teniendo en cuenta los desplazamientos relativos por unidad de tiempo de una pequea partcula debido a El movimiento browniano y liquidacin gravedad. Para las partculas ms finas que 1 m movimiento browniano excede movimiento gravitatorio, pero en realidad ya que el movimiento browniano es extremadamente dbil en comparacin con las incluso la corriente de conveccin ms mnimo el tamao mnimo mensurable de las partculas es de aproximadamente 2 . Las altas concentraciones de partculas en el fluido crear un nmero de problemas. Debido a la rigidez de las partculas, las concentraciones cada vez mayores dan como resultado aumentos en la viscosidad aparente de la suspensin. Otros problemas, se producen debido a la interaccin entre partculas: un grupo de partculas puede tener un mucho mayor velocidad terminal de las velocidades de las partculas individuales de sedimentacin y al volumen concentraciones tan bajas como 1% de la suspensin pueden instalarse en masa, al parecer dando un tamao ms grueso distribucin. Las altas concentraciones de volumen tambin se asocian con el flujo ascendente de fluido desplazado, provocando una sobreestimacin del contenido de finos. Vickers (1978) expresa la opinin de que la condicin de que la concentracin de suelo se mantiene a menos de 50 g por 1000 ml y el recipiente utilizado para sedimentacin es mayor que 50 mm dia., los errores sern generalmente insignificante. Allen (1975) indica que Las concentraciones deben ser menos, de 1% en vol. (es decir, aproximadamente 25 g por l000ml). Adems de los supuestos y los problemas discutidos en detalle anteriormente, la naturaleza de las partculas del suelo provoca imprecisiones particulares en las pruebas de sedimentacin. En primer lugar, los mtodos de preparacin (es decir, agitacin mecnica) puede modificar la distribucin del tamao de partcula. En segundo lugar, la densidad de cada suelo partcula no ser igual a la gravedad especfica promedio de las partculas del suelo veces la densidad del agua: arcilla partculas contienen adsorbido o absorbido agua dando densidades de partculas que pueden acercarse a uno medio del valor calculado. Por ltimo, algunas partculas del suelo sern esfrica. Las partculas de arcilla tendern a ser platy y no caer verticalmente, y de hecho puede no ser capaz de lograr movimiento constante. Dos tcnicas estn disponibles para la sedimentacin. La norma britnica (BS 1 377: 1 990) prefiere el uso de una pipeta de profundidad fijo (BS 3406: parte 2) (a veces se hace referencia en la literatura de anlisis de suelos como Andreasen pipeta) para tomar muestras del suelo - mezcla de agua a una profundidad de 10 cm debajo de la superficie del fluido en intervalos regulares despus de la prueba se ha iniciado mediante la distribucin uniforme del suelo en el agua. La velocidad a la lo cual la suspensin se introduce en la pipeta es ms importante. En el anlisis, el muestreo se supone que es tendr lugar de forma instantnea, pero el rpido retiro de una muestra tiende a dar una distribucin ms fina. BS 3406 recomienda un tiempo de muestreo de 20 aos, mientras que BS 1377 utiliza un tiempo de muestreo L0S. El peso del suelo a la izquierda en que la profundidad despus de un tiempo conocido est determinada por horno de secado de la muestra, y La ley de Stokes se utiliza para deducir el tamao mximo de las partculas que se puede dejar en ese nivel. 5Pgina 6Laboratorio de Ensayo Una tcnica alternativa, que requiere la cristalera menos sofisticado, utiliza el hidrmetro para determinar la densidad del suelo - mezcla de agua a cierta profundidad. Este mtodo es menos preciso en principio de la pipeta, porque el hidrmetro no mide la densidad en un punto fijo debajo de la superficie de el fluido, sino que determina un valor medio sobre la profundidad de su bulbo. Se sabe que la pipeta y hidrmetro no producen las mismas distribuciones de tamao de partcula, y por lo general se cree que la pipeta es ms preciso, pero los efectos de la totalidad de la inexactitud de supuestos discutidos anteriormente no aparecen que han sido evaluados en trminos absolutos. Pruebas de plasticidad La plasticidad de los suelos se determina usando ensayos de resistencia remoldeados relativamente simples. El plstico lmite es el contenido de humedad del suelo bajo prueba cuando remoldeado y laminados entre las puntas de la dedos y una placa de vidrio de tal manera que las grietas longitudinales y transversales aparecen en un dimetro de laminados de 3 mm. En este punto, el suelo tiene una consistencia rgida. El lmite lquido de un suelo se puede determinar utilizando el penetrmetro de cono o el aparato Casagrande (BS 1377: 1990: parte 2, las clusulas 4.3, 4.5). Uno de los principales cambios introducidos por el 1975 British Standard (BS 1.377) fue que el mtodo preferido de la prueba de lmite lquido se convirti en el cono penetrometro. Esta preferencia se refuerza en el revisada 1990 British Standard, que se refiere a la penetrmetro de cono como el 'mtodo definitivo'. El penetrmetro de cono se considera una ms satisfactoria mtodo que la alternativa porque es esencialmente una prueba esttica que se basa en la resistencia al corte de el suelo, mientras que el mtodo de copa Casagrande alternativa presenta efectos dinmicos. en el prueba del penetrmetro, el lmite lquido del suelo es el contenido de humedad a la que un 80 g, 30 0 sumideros de cono exactamente 20 mm en una taza de suelo remoldeado en un perodo de 5 aos. En este contenido de humedad del suelo ser muy suave. La figura 8.2 muestra el penetrmetro de cono y copa Casagrande. Al determinar el lquido lmite con el aparato de Casagrande, la base de la copa se llena con el suelo y se hace entonces una ranura a travs del suelo a la base de la copa. El aparato est dispuesto para permitir que la copa de metal a ser levantado repetidamente 10 mm y se dej caer libremente en su base de goma a una velocidad constante de dos gotas por segundo. El lmite lquido es el contenido de humedad de un suelo cuando 25 golpes causan 13mm de cierre de la ranura en la base de la copa. El lmite lquido se determina generalmente mediante la mezcla de los suelos para consistencias solo hmedo y seco del lmite lquido y determinar el contenido de humedad lmite lquido por interpolacin entre cuatro puntos (Fig. 8.3). BS 1.377: Parte 2: 1990, clusula 4.6 proporciona los factores que permiten que el lquido lmite que se determina a partir de un punto (Clayton y Jukes 1978). La prueba de lmite plstico depende en gran medida de la habilidad del operador, y es casi completamente subjetiva pesar los intentos de la norma britnica para definir el procedimiento de manera rgida. El mtodo de copa de Casagrande determinar el lmite lquido tambin es ms bien depende del operador, y adems sufre de aparato problemas de mantenimiento. Estas dos pruebas estaban sujetos a un programa de pruebas comparativo realizado en el Reino Unido y reportado por Sherwood en 1970. La repeticin de estas pruebas entre los mayores de 40 aos laboratorios en el Reino Unido se puso a prueba y dieron los resultados que figuran en la Tabla 8.2. La gama de resultados reportados para estas pruebas es bastante alarmante, en particular en vista del hecho de que era conocido por las organizaciones participantes que sus resultados se compararon con los de su rival organizaciones. Sherwood (1970) coment que TRRL intenta evaluar la cantidad de error atribuible a un aparato defectuoso o desgastado en la prueba de lmite lquido indic que la mayora de los errores era debido a la tcnica del operador. Esto sin duda est de acuerdo con nuestras observaciones, que incluyen uno de un 15% error contenido de humedad en la determinacin del lmite lquido usando el aparato de Casagrande como resultado de frecuencia incorrecta de gota. Cuando se considera la prueba de lmite plstico es sorprendente que cualquier acuerdo entre los laboratorios existe. La cantidad de presin de los dedos utilizado y la forma de las puntas de los dedos vara en gran medida y, adems, los operadores con frecuencia no llevan a cabo la prueba usando la punta de los dedos (como se especifica en la norma britnica) ya que estos son eminentemente inadecuado para la tarea. 6Pgina 7Sitio de investigacin Fig. 8.2 Casagrande copa y cono penetrmetro para las pruebas de lmite lquido. Tabla 8.2 Resultados del programa de pruebas comparativas Suelo B del suelo G Suelo W Lmite plstico (%) Significar 18 25 25 Rango 13-24 18-36 20-39 SD 2.4 3.2 3.1 Coeficiente de variacin 13,1 12.8 12.7 Lmite lquido (%) (Mtodo de cuatro puntos) Significar 34 69 67 Rango 29-38 59-84 55-85 SD 2.4 5.2 5.3 Coeficiente de variacin 7,1 7.5 7.9 7Pgina 8Laboratorio de Ensayo Fig. 8.3 resultado lmite lquido por el mtodo del cono de cuatro puntos. El mtodo definitivo para la determinacin del lmite lquido es el penetrmetro de cono. Tcnica del operador puede afectar esta prueba, sobre todo porque se ha observado que los perodos de tiempo de descanso, despus de mezclar inicialmente el suelo aproximadamente a su lmite de fase lquida y antes de llevar a cabo la prueba, tienden a dar resultados superiores. (BS 1377: parte 2 1990, clusula 4.3 Nota Tres intentos de eliminar este efecto mediante la especificacin de un perodo de descanso de 24 h entre la mezcla inicial del suelo con agua, y llevar a cabo la prueba de lmite lquido.) El requisito de que cada parte de la prueba debe ser repetible dentro de lmites fijos (si se observa), sin embargo, conduce a una mucho mejor resultado. Anlisis reportados por Sherwood y Ryley (1968), antes de la introduccin de la prueba como un estndar britnico, se indica que "en el mismo laboratorio ' la variabilidad se reduce mucho por el mtodo de penetrmetro de cono. Los efectos de la tcnica del operador entre prueba de casas no se conocen. En grupos de pruebas de plasticidad ampliamente se utilizan para la clasificacin de los suelos (Fig. 8.4), sobre la base de su posicin en el grfico de Casagrande (Casagrande 1948), pero adems se utilizan para determinar la idoneidad de relleno cohesiva en hmedo para su uso en movimientos de tierra, y para determinar el espesor de la sub-base requerido bajo pavimentos de carreteras (Camino de Laboratorio de Investigacin 1970). Los resultados del mal decisiones en los dos ltimos casos es probable que sean mucho ms grave que en el primer caso; resultados de la prueba de Sherwood (1970) indican que las pruebas de plasticidad individuales o prueba ms de una plasticidad realizadas por el mismo operador 'sesgada' no puede ser utilizado para estos fines. Fig. 8.4 Casagrande grfico que muestra la clasificacin del suelo en grupos. 8Pgina 9Sitio de investigacin El amplio uso de las pruebas de plasticidad puede ser ms gratificante, pero los bajos niveles de precisin acoplado con alto costo tienden a desalentar el uso. En las presentes pruebas lquidos tiempo y lmite plstico realizadas para la norma britnica en la forma preferida tomar normalmente 48-72h para completar, permitiendo slo para los periodos de descanso despus de la mezcla, y para el horno de secado. El resultado de los intentos de mejorar la reproducibilidad ha sido una complejidad del procedimiento que ha aumentado los gastos como Tabla 8.3 muestra. Tabla 8.3 Costos relativos de pruebas de plasticidad Pruebas de plasticidad El costo de las pruebas tpicas, dividido por el costo de un conjunto de tres de 38 mm de dimetro. muestras analizadas en sin escurrir triaxial de compresin pruebas de plasticidad (1995) Lmite lquido penetrmetro de cono de cuatro puntos prueba, lmite plstico, ndice de plasticidad y contenido de humedad natural BS 1.377: parte 2, clusulas 3, 4.3, 5 0.85 Cuatro puntos ensayo lmite lquido Casagrande, ndice lmite de plasticidad plstico y natural contenido de humedad BS 1.377: parte 2, clusulas 3, 4.5, 5 0.79 Un punto de prueba de lmite lquido Casagrande, lmite plstico, ndice de plasticidad y natural contenido de humedad BS 1.377: parte 2, clusulas 3, 4.6, 5 0.60 El bajo nivel de repetibilidad del ensayo lmite plstico y el alto costo y la naturaleza que consume tiempo de la prueba de lmite lquido penetrmetro de cono de cuatro puntos hacen estas pruebas inadecuadas para el control de la construccin o para la agrupacin del suelo. Clayton y Jukes (1978) han considerado la posibilidad de un cono de un punto penetrometro lmite lquido, y lleg a la conclusin de que una prueba de este tipo podra proporcionar un barato pero relativamente precisa alternativa al mtodo de Casagrande de un punto. Pruebas de compactacin La norma britnica BS 1.377: 1990: Parte 4 proporciona tres especificaciones para la compactacin de laboratorio: 1. 2,5 kg Mtodo de estiba; 2. 4,5 kg Mtodo de estiba; y 3. vibrante mtodo de martillo para suelos granulares. La compactacin se ha definido como "el proceso por el cual las partculas del suelo estn obligados a empacar ms estrechamente juntos a travs de una reduccin en los huecos de aire, generalmente por medios mecnicos '(Road Research Laboratorio 1952). Por lo tanto, la compactacin es un proceso rpido que normalmente no implican un cambio significativo en el contenido de humedad. Pruebas de compactacin de laboratorio se pretende modelar el proceso de campo, y para indicar el ms adecuado contenido de humedad para la compactacin (el "contenido de humedad ptimo ') en el que la densidad mxima seca se lograr un suelo en particular. El mtodo de estiba 2,5 kg se deriva de la obra de Proctor (1933), que introdujo una prueba de la intencin de ser relevante para las tcnicas de compactacin en uso en earthfill la construccin de presas en los EE.UU. en la dcada de 1930. La prueba se hizo posteriormente adoptado por la American Asociacin de Funcionarios de Carreteras del Estado (AASHO), y fue conocido como el Proctor o AASHO ensayo de compactacin. En la prueba original de un molde de la capacidad 1/30 pies 3 con un dimetro interno de 4 en. estaba lleno de suelo a un contenido de humedad fijo en tres capas aproximadamente iguales. Cada capa fue compactado en 25 golpes de un 2 pulg. de dimetro. 5,5 libras Pisn caer desde una altura de 12. Despus de la compactacin, el suelo fue recortada al nivel de la parte superior del molde, y el peso hmedo de suelo y 9Pgina 10Laboratorio de Ensayo su contenido de humedad determinado. El proceso se repiti para varios contenidos de humedad crecientes, y una curva de compactacin (es decir, densidad seca como una funcin del contenido de humedad) se obtuvo (Fig. 8.5). Fig. 8.5 curvas de compactacin. Pruebas posteriores se han desarrollado ya sea para modelar los avances en la planta de compactacin, o como resultado de sistema mtrico. La prueba AASHO Modificado fue desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial para modelar el ms pesado nivel de compactacin del terreno en uso durante la construccin aerdromo. Se presenta una comparacin de estas pruebas en la Tabla 8.4. El ensayo de compactacin martillo vibratorio se introdujo en la revisin 1967 de BS 1377. Esta usos de prueba un martillo vibratorio elctrico con un pisn de aproximadamente el mismo dimetro que el molde (cf 145 mm y 152 mm); Se requiere el martillo elctrico para consumir entre 600 y 750W con una frecuencia operativa entre 25 y 45 Hz, y tiene un peso muerto de entre 300 y 400 N. Debido al tamao limitado de los moldes en el uso, las pruebas de compactacin de laboratorio requieren la exclusin de partculas gruesas del suelo. Las pruebas de compactacin no vibratoria convencionales que fueron cubiertos por el 1975 British Standard hizo uso de moldes 1 litro, lo que exige la eliminacin de partculas se celebra el 20 mm tamiz. En la versin revisada del 1990 British Standard el pliego de condiciones de estas pruebas se han extendido a incluir suelos con partculas gruesas de grava de tamao (BS 1377: Parte 4: 1990, clusulas 3.4, 3.6). Estas ensayos de compactacin son adecuados para suelos que contienen no ms de 30% en masa de material retenido en el tamiz de 20 mm, que puede incluir algunas partculas retenidas en el tamiz de 37,5 mm. Cuando comparado con las pruebas convencionales (clusulas 3.3 y 3.5), donde se eliminan las partculas de grava de tamao grueso que w1l verse a partir de la tabla anterior que un molde ms grande (molde CBR), junto con un mayor nmero de se especifican golpes por capa (62). La prueba de vibracin del martillo (BS 1377: Parte 4: 1990, clusula 3.7) usos el molde CBR que es adecuado para partculas gruesas de grava de tamao de hasta 37,5 mm de dimetro. 10Pgina 11Sitio de investigacin Tabla 8.4 Comparacin de los ensayos de compactacin Altura de soltar Peso de pisn Volumen de molde Prueba Tipo de suelo No. de capas Golpes / capa (in) (mm) (libras) (kg) (ft 3 ) (cc) Proctor 3 25 12 305 5,5 2,5 01.30 944 Modificado AASHO 5 25 18 457 10 4.55 30.01 944 BS 1.377: parte 4: 1990 Clusula 3.3 Partculas de hasta a medio tamao de la grava 3 27 300 2.5 1000 Clusula 3.4 Los suelos con algunos grueso grava de tamao partculas 3 62 300 2.5 Molde CBR c. 2300 Clusula 3.5 Partculas de hasta a medio tamao de la grava 5 27 450 4.5 1000 Clusula 3.6 Los suelos con algunos grueso grava de tamao partculas 5 62 450 4.5 Molde CBR c. 2300 Clusula 3.7 3 Vibratorio 25-45 Hz Vibratorio c. 30-40 Molde CBR c. 2300 La repetibilidad de los 2,5 kg y 4,5 kg Formas de pisn de compactacin, entre laboratorios, tiene sido discutido por Sherwood (1970). Tpicamente, la variacin mxima de la humedad ptima informado contenido era 08.04%, con densidades secas mximas reportadas vara hasta en un 0,19 Mg / rn3. Las imprecisiones de esta magnitud hacen las pruebas inadecuados para el diseo o control, incluso si se supone que su resultados son relevantes a las condiciones de campo de compactacin. En el Reino Unido, ensayos de compactacin se utilizan para una variedad de propsitos. En su aplicacin ms simple que son utilizado para determinar el contenido de humedad ptimo y densidad en seco mxima esperada de un suelo; como un En consecuencia, los suelos que tienen contenidos de humedad ampliamente diferentes del ptimo de laboratorio no pueden ser utilizado en la construccin de un relleno y el material que se encuentra por medicin de la densidad en situ (ver BS 5930: 1981) para tener una densidad seca considerablemente menor que el mximo de laboratorio (digamos menos de 95%) puede tener que ser retirado de un relleno y recompacted. El bajo nivel de repetibilidad y tiempo- consumir naturaleza de ensayos de compactacin los hacen inadecuados para las pruebas de control, pero adems hay poca evidencia para sugerir que sus resultados dan una condicin ptima para el suelo. Diferentes tipos de suelo reaccionan de maneras muy diferentes a cada tipo de rodillo. Es comnmente conocido que aumento de los niveles de esfuerzo de compactacin tienden a producir valores mximos de densidad seca superior en conjuntamente con contenidos progresivamente menor ptimas de humedad, pero los resultados de Foster (1962) muestran que las "lneas de ptimos 'desarrolladas en los ensayos de compactacin de campo con diferentes plantas no son coincidentes (Fig. 8.6). Los objetos de campo de compactacin son para obtener una resistencia suficiente, eliminar colapso, y reducir la compresibilidad de relleno a un nivel aceptable; es dudoso que estos objetivos pueden ser alcanzados por el uso limitado de una prueba emprica con mala repetibilidad. Esto puede explicar el aumento del uso de especificaciones que o bien definen el mtodo de compactacin en el campo, o limitan el contenido de vacos de aire del relleno despus de la compactacin. 11Pgina 12Laboratorio de Ensayo Fig. 8.6 Lneas de contenido ptimo de humedad / densidad mxima seca para los mtodos de compactacin de laboratorio y dos tipos de campo de compactacin (Foster 1962). La densidad de partculas (peso especfico) determinacin Los valores de gravedad especfica de un suelo no se utilizan normalmente estrictamente a efectos de clasificacin, pero se utilizan en el clculo e interpretacin de los resultados de otras pruebas. Las pruebas de gravedad especfica se especifican en el British Standard (BS 1377: Parte 2: 1990, clusula 8) son relativamente simples y se basan en determinacin del peso en seco de una muestra de suelo, y el peso de la misma muestra, adems de agua en un recipiente de volumen conocido. El volumen del recipiente se obtiene pesando el recipiente vaca y llena de agua. Los principales problemas en la realizacin de la prueba son de un peso exacto, y la eliminacin completa del aire desde el suelo despus de la adicin de agua. El mtodo todava utilizado por la mayora de los laboratorios de ensayo para determinar la densidad de las partculas de suelo utiliza de grano fino una botella densidad de 50m1 (BS 1377: Parte 2: 1990 clusula 8.3). Desafortunadamente no hay medios sencillos de sabiendo que todo el aire se ha eliminado de la botella y, por tanto, el suelo debe ser transmitido des-bajo aspiradora. El uso de agua de-ventilado ayudar, pero todava es necesario dejar la muestra en la densidad botella bajo vaco durante varias horas. La principal dificultad con esta prueba es la provisin de una vaco satisfactoria y medicin de la longitud de tiempo requerido para eliminar el aire completamente. Estas factores pueden llevar claramente a errores en las determinaciones de gravedad especfica. Krawczyk (1969) encontr que la dificultades de de-airear el suelo podran superarse agitando la muestra en lugar de colocarlo bajo aspiradora. Las ventajas de agitacin son que la accin de agitacin es fcilmente estandarizada y la eliminacin de aire es ms rpido que por la aplicacin de un vaco. Krawczyk propone que la prueba debe ser llevado a cabo en un frasco de 1 litro de gas para hacer la misma prueba adecuada para fino, medio y grueso grano los suelos y la accin de agitacin proporcionada por un agitador end-sobre-final. Este mtodo alternativo ha sido incluido en la norma britnica (BS 1377: Parte 2: 1990, clusula 8.2) y debe ser tratado como el mtodo preferido, ya que en proporcionar una tcnica ms fiable de de-a transmitirse el suelo cede ms resultados repetibles. 12Pgina 13Sitio de investigacin Resultados citadas por Sherwood (1970) para tres arcillas probados con especial cuidado para de-aire a las ocho Camino Los operadores de laboratorio de investigacin se comparan en la Tabla 8.5 con los valores de alguna otra prueba de 30 casas: indican que la gravedad especfica de las arcillas britnicos puede ser considerablemente ms alta que la 2.65-2.70 valores tpicamente espera por ingenieros experimentados. Tabla 8.5 Comparacin de los resultados de densidad de partculasResultados RRL Otras casas de prueba Tipo de arcilla La media de Mm. Max. La media de Mm. Max. Camas Bagshot 2,69 2,72 2,66 2,70 2,54 2,81 Gault arcilla 2,74 2,77 2,70 2,75 2,58 2,84 Arcilla Weald 2,78 2,81 2,71 2,79 2,60 2,85 Los resultados de las pruebas de densidad de las partculas se utilizan en la interpretacin de los resultados de la prueba de sedimentacin, para comprobar los resultados de las pruebas de compactacin de laboratorio (BS 1377: 1975, clusulas 4.1.4, 2.1), y para encontrar los huecos proporciones de muestras durante las pruebas de consolidacin. Los resultados de las pruebas citadas en la Tabla 8.5 indican un error tpico en la determinacin de la densidad de partcula de aproximadamente 0,05. Valores de densidad de partculas incorrectos afectan a la posicin de la relacin de huecos vs. logaritmo de la trama de presin para una prueba de consolidacin edmetricas pero que no afectan los valores de los coeficientes de consolidacin (c v ) O compresibilidad (m v ). Un cambio en la densidad de las partculas conduce a una distribucin de tamao de partcula diferente de la prueba de sedimentacin, pero la diferencia no es grande y es probablemente mucho menos que los efectos de la variabilidad natural del suelo o de los supuestos involucrado en la prueba. El principal problema que surge de una determinacin de la densidad de las partculas incorrecta es la de la credibilidad de ensayos de compactacin llevan a cabo en el mismo suelo. Un valor de baja densidad de partculas empujar los vacos de aire cero lnea en un contenido de densidad / humedad terreno seco hacia abajo ya la izquierda, y puede mostrar resultados de las pruebas de compactacin ser aparentemente imposible (y por lo tanto inexacta), ya que cruzan la lnea de huecos de aire cero. Las pruebas de parmetros geotcnicos Una amplia gama de pruebas se ha utilizado para determinar los parmetros geotcnicos requeridos en los clculos por ejemplo, de la capacidad de carga, estabilidad de taludes, la presin de la tierra y la liquidacin, sino como prueba tcnicas han cambiado algunas pruebas han sido abandonados. Clculos geotcnicos permanecen casi completamente semi-emprica en la naturaleza; se ha dicho que cuando el clculo de la estabilidad de una ladera utiliza el "mal" crculo de deslizamiento con la resistencia al corte "equivocado" al llegar a una respuesta satisfactoria. Por esta razn los requisitos de pruebas difieren considerablemente de regin a regin. En Escandinavia la in situ paleta es ampliamente utilizado para determinar la resistencia al corte sin drenaje dearcillas, mientras que en Gran Bretaa este parmetro se determina normalmente mediante el no consolidado no drenado ensayo de compresin triaxial. Teniendo en cuenta la experiencia del Instituto Geotcnico de Noruega en la aplicacin de tcnicas escandinavos en el diseo de taludes en Asia, cierta cautela debera ser ejercido en la introduccin de tcnicas familiares a las condiciones del terreno no familiares. Es evidente que cada regin desarrolla sus propias tcnicas de prueba y llega a apreciar el factor necesario ' de la seguridad 'aplicable a cada tipo de clculo y cada mtodo de obtencin de parmetros. Esta seccin se relaciona con prcticas de laboratorio en el Reino Unido en el momento de la escritura. Los ensayos de resistencia Las principales herramientas disponibles para la determinacin de la fuerza en un buen laboratorio de anlisis geotcnico Reino Unido son los de California Bearing Ratio (CBR) aparato, el aparato de prueba de carga Franklin Point (Franklin et 13Pgina 14Laboratorio de Ensayo al., 1971; Broch y Franklin 1972), el aparato de paletas de laboratorio y diversas formas de corte directoy un aparato triaxial. Prueba de razn de rodamiento de California (CBR) Las pruebas de carga punto de RBC y Franklin son empricos en la naturaleza. La prueba de CBR se utiliza principalmente para evaluar la resistencia de los materiales utilizados en o por debajo de la carretera o del campo de aviacin pavimentos flexibles. El examen puede llevarse a cabo in situ, o en el laboratorio:BS 1.377: Parte 4: 1990, clusula 7 da una descripcin detallada de la norma britnica mtodo de prueba, mientras que la publicacin Road Research Laboratory (1952) describe el desarrollo de la prueba y algunos aplicaciones anteriores de sus resultados. La prueba de CBR fue desarrollado especficamente por el Departamento de Carreteras del Estado de California para el Evaluacin de los puntos fuertes de sub-grado en la investigacin de los pavimentos existentes de desempeo conocida en utilizar (Porter 1938, 1942). Esto condujo a un mtodo emprico de diseo de pavimentos. La prueba se lleva a cabo forzando un mbolo estndar (aproximadamente 50 mm de dim.) En el suelo a una ms o menos velocidad constante de 1,25 mm / mm. Las mediciones de la carga aplicada y la penetracin del mbolo se hacen a intervalos regulares, y una curva se traza para penetraciones de hasta 12,5 mm. La figura 8.7 muestra el aparatos de laboratorio, y un resultado tpico. El Bearing Ratio de California se obtiene dividiendo el cargas de mbolo en las penetraciones (despus de la correccin de la ropa de cama) de 2,5 y 5,0 mm por las cargas dadas en el mismas penetraciones en un estndar de piedra triturada. Las cargas dadas por el suelo bajo prueba se expresan como porcentajes de la carga estndar, y el valor ms alto se toma como valor de CBR de diseo. Fig. 8,7 aparato de CBR y el resultado tpico. 14Pgina 15Sitio de investigacin La prueba de CBR implica principalmente la deformacin al corte del suelo debajo del mbolo, pero sus resultados no puede ser precisa relacionada a cualquiera de los parmetros de resistencia al corte fundamentales. Por tanto, su uso es restringido al diseo de pavimentos de carreteras y del campo de aviacin. Debido a la naturaleza emprica de tales diseos es de suma importancia que la prueba se realiza precisamente en la forma que se utiliza para desarrollar el en particular mtodo de diseo en uso. En el Reino Unido la prueba de CBR se utiliza ya no mucho, porque el pavimento diseo realizado con base en el desempeo observado de pavimentos en el Reino Unido (Investigacin carretera Laboratorio 1.970) permite que el valor de CBR que se obtiene a partir de tamao de partcula o ndice de plasticidad. Una parte a partir de una cantidad limitada de pruebas para comprobar la calidad de subrasante durante la construccin, el nico otro uso es para determinar la fuerza de la sub-base granular (Departamento de Transporte 1976). Prueba de carga puntual Franklin La prueba de carga puntual Franklin (Broch y Franklin 1972; ISRM 1985) fue desarrollado en el Imperial College de Londres para proporcionar una medicin rpida y fiable de la fortaleza del ncleo de roca sin preparacin muestras, tanto en el campo y el laboratorio. El aparato consiste en un pequeo bastidor de carga que es activada por una bomba hidrulica mano y ram (Fig. 8.8a). Ncleo de la roca se coloca entre placas puntiagudas de dimensiones estndar y cargado hasta que se produzca el fracaso. El ndice de fuerza carga puntual: 2 D P yo s = (8.1) donde P = fuerza requerida para romper la muestra, y D = distancia entre los puntos de contacto de la platina. Los resultados dan una medida de la resistencia a la traccin de la roca. Las pruebas pueden ms fiable se llevarn a cabo a travs del dimetro del ncleo, pero los resultados tambin se pueden obtener cuando los discos de ncleo se cargan axialmente. Bajo esta ltima condicin, se requerirn correcciones al ndice de fuerza carga puntual que depender de la relacin de aspecto de la muestra (Broch y Franklin 1972). En circunstancias extremas, cuando slo bultos irregulares de roca estn disponibles, la prueba puede llevarse a cabo a lo largo del eje ms corto de la masa, pero resultados sern menos fiables. El valor de resistencia de carga punto diametral ha sido demostrado por Broch y Franklin a depender del tamao del ncleo, con ncleos de mayor dimetro que dan valores ms pequeos de punto ndice de carga. Por lo tanto, se ha propuesto que una clasificacin estndar se adopt mediante la correccin de todos los valores a un dimetro de referencia de 50 mm. Un grfico de correccin para este propsito se da en la Fig. 8.8b, basado en los resultados de las pruebas de los cinco tipos de roca en dimetros entre 10 y 80 mm. Prueba de vane Laboratorio Los principios involucrados en la prueba de vane se discuten en el Captulo 8, bajo 'in situ las pruebas'. Mientras que lacampo de paletas normalmente utiliza una hoja con una altura de aproximadamente 150 mm, la paleta de laboratorio es una pequea escala dispositivo con una altura de la hoja de alrededor de 12,7 mm y una anchura de aproximadamente 12,7 mm. El pequeo tamao de la paleta de laboratorio hace que el dispositivo adecuado para muestras de prueba con fisuras o tela, y por lo tanto no se usa con mucha frecuencia. La prueba de vane laboratorio se describe en la norma BS 1377: Parte 7: 1990, clusula 3. Ensayo de corte directo El aparato de paletas induce cizallamiento a lo largo de una superficie de cizalladura ms o menos predeterminada. A este respecto el ensayo de corte directo lleva a cabo en el aparato de caja de corte (Skempton y Bishop 1950) es similar. Cifra 8.9 muestra los componentes bsicos del aparato de corte directo; el suelo se corta para encajar perfectamente en una caja que puede ser rectangular o circular en el plan (Akroyd 1964; Vickers 1978; ASTM Parte 19; Head 1982; BS 1377: 1990), y es normalmente rectangular en la elevacin. La caja est construida para permitir el desplazamiento lo largo de su horizontal plano medio, y la superficie superior del suelo est confinado por una platina de carga a travs del cual se puede aplicar la tensin normal. Carga de cizallamiento se aplica a la mitad inferior de la caja, el media superior est restringido por un anillo de probar o clula de carga que se utiliza para registrar la carga de cizallamiento. los muestra no est sellado en la caja de corte; que es libre para drenar desde sus superficies superior e inferior en todo momento. 15Pgina 16Laboratorio de Ensayo El rea de seccin transversal sobre la cual se cizalla la muestra se asume que se mantiene constante durante el prueba. Fig. 8.8 Aparato de carga Point (Broch y Franklin 1972; Brown y Phillips 1977).El ensayo de corte directo se ha utilizado para llevar a cabo ensayos de corte sin escurrir y escurridos, y determinar parmetros de resistencia residual. Morgenstern y Tchalenko (1967) informaron de los resultados de ptica mediciones en arcillas en diversas etapas durante el ensayo de corte directo, y est claro que en el esfuerzo cortante mximo estrs y ms all, las estructuras de fracaso (Reidels y estructuras de empuje) no son coincidentes con el supuesta impuso plano horizontal de fracaso. Adems, las restricciones de los extremos de la caja crean una superficie an ms marcadamente no uniforme de corte. Desde la direccin de los planos de falla, el magnitud y direcciones de tensiones principales y la presin de poro no son determinables de manera normal caja de corte experimento, sus resultados estn abiertos a diversas interpretaciones (Hill 1950), y esta prueba es ahora rara vez se utiliza para determinar parmetros de resistencia eficaces sin escurrir o pico. Ensayos triaxiales pueden ser realizado ms convenientemente y con mejor control. En el Reino Unido, las pruebas de caja cizalla ahora se utilizan principalmente para determinar los parmetros de resistencia al corte residuales para el anlisis de inestabilidad de laderas preexistente (Skempton 1964; Skempton y Petley 1967). En esto aplicacin de la tcnica de las pruebas de caja de cizalla de corte plano descrito por Petley (1966) da resultados que se han encontrado para ser satisfactorio, basado en back-anlisis (por ejemplo, vase Foster (1980)). LA espcimen de arcilla se coloca en la caja de corte y se dejaron hinchar durante 24 horas bajo el peso de la carga percha. Despus de esto, la muestra se consolida bajo la presin normal requerida y se hacen mediciones de la compresin vertical. Las dos mitades de la caja se separan entonces 16Pgina 17Sitio de investigacin lo suficiente para permitir un alambre de queso para cortar suavemente a travs de la muestra. Las dos mitades de la espcimen se separan a continuacin, y las superficies del suelo alisadas por el roce de una placa de vidrio lubricado por agua destilada sobre las superficies. Cuando lisa, la mitad inferior de la muestra de suelo se eleva por embalaje con unas pocas capas de papel de filtro: la caja se vuelve a montar, y despus de la aplicacin de una tensin normal, la muestra se somete a grandes desplazamientos en la superficie de cizalladura preformado por repetidamente revertir el recorrido de la caja. El esfuerzo cortante mximo obtenido para cada etapa de la esquila debe registrarse en el logaritmo de desplazamiento acumulado, y el corte debe continuar hasta que este niveles curva hacia fuera. Los valores ms bajos esfuerzo cortante mximo (en la etapa de cizallamiento final de cada prueba) son conspirado contra sus tensiones normales impuestas para obtener los parmetros de resistencia eficaces residuales (c ' r (normalmente cero) y ' r ) Para un suelo. Los valores tpicos se dan en la Tabla 8.6. Fig. 8.9 caja de corte directo Obispo.Una mejor forma de prueba para encontrar parmetros residuales se lleva a cabo en una muestra anulares en el anillo de cizallamiento aparato, descrito por Bishop et al. (1971). Debido a su coste y la complejidad de este aparato tienefracasado en encontrar un lugar en la investigacin del sitio laboratorios de pruebas, pero una forma ms simple de ensayo de corte de anillo descrito por Bromhead (1979) ha sido adoptado por BS 1377: Parte 7: 1990, clusula 6. El ensayo de corte anillo simplificado se realiza sobre una muestra anulares de arcilla remoldeado 5 mm de espesor, con dimetros internos y externos de 70 mm y 100 mm respectivamente. El espcimen se limita radialmente entre los anillos concntricos y la tensin normal verticales se aplica a travs de dos de bronce poroso platinas de carga (Fig. 8.10). Movimiento de rotacin relativo entre los anillos de confinamiento (y que se fijado a la placa de carga inferior) y la placa superior. Esto hace que la muestra para cizallar ,, la cizalla superficies que forman cerca de la placa superior. Los platos de carga se rugosas con el fin de prevenir el deslizamiento en la interfase placa-suelo. El plato superior reacciona contra dos anillos coincidentes demostrar (o clulas de carga) que proporcionan una medicin del par transmitido a travs de la muestra de suelo. 17Pgina 18Laboratorio de Ensayo Tabla 8.6 parmetros de resistencia eficaces para algunos suelos del Reino UnidoResistencia a la cizalladura pico de resistencia a la cizalladura Residual Tipo de suelo w l (%) W p (%) C ' r (kN / m2) ' r (grados) c ' r (kN / m2) ' r (grados) Arena y grava Loose 0 36-42 Densa Medio 0 40-48 Sand Loose 0 30-34 Espeso 0 37-43 Limo Loose 0 28-32 Espeso 0 30-34 Creta Senoniense, remoldeado 28 22 0 30-34 Cenomaniano, intacto 42 17 600- 1000 32-37 Granular glacial hasta 15-24 12-14 0-40 35-42 Oxford arcilla 57 27 172 28 4 13 Arcilla Weald 60-65 25-32 8 22 0 9-15 Gault arcilla 55 23 53 22 0 18 Protegidas de la intemperie arcilla de Londres 71 29 125 26 0 10 Desgastado por el tiempo de la arcilla de Londres 70-90 25-30 16-20 19 a 21 0 09.14 La principal ventaja del aparato de cizalla anular Bromhead es que es relativamente simple, pero todava permite un desplazamiento relativo infinita sin necesidad de invertir la direccin del movimiento relativo a lo largo del plano de corte desarrollado en la muestra de suelo. Preparacin de una muestra para la prueba consiste en amasando suelo remoldeado en la cavidad anular formada por los anillos de confinamiento y la platina inferior. El material sobrante se sacudi de tal manera que la superficie superior del suelo est a nivel con la parte superior del confinamiento anillos. Con el plato superior colocado encima del suelo, y el bao de agua circundante llena para evitar la evaporacin durante la prueba, la muestra se consolida bajo un esfuerzo normal por ponderaciones aplicadas a la percha de carga. Fig. 8.10 aparato de cizalla anular Bromhead (Bromhead 1979). 18Pgina 19Sitio de investigacin La tasa de cizallamiento durante la prueba de corte directo drenado debe ser lo suficientemente lenta para asegurar que ningn excesoexiste presin de poros en el plano de falla por la resistencia al corte de tiempo mediciones han de ser hecho. En la prctica es normal para cortar la muestra lo suficientemente despacio para que el exceso de presiones de poros son insignificantes cuando se desarrolla la resistencia al corte de pico. El tiempo hasta el fallo puede determinarse a partir los datos de tiempo / de consolidacin obtenidos antes del comienzo de la etapa de cizallamiento, de los cuales el coeficiente de consolidacin del suelo puede ser obtenido, debido a que: t d T c v v 2 = (8.2) donde T v = Factor tiempo en algn porcentaje especfico de consolidacin, d = ruta drenaje mediodistancia de la muestra, y t = tiempo necesario para que la muestra para alcanzar el porcentaje especificado de consolidacin (vase, por ejemplo, Terzaghi (1923, 1943)). Taylor y el mtodo de Merchant (Taylor y Merchant 1.940; 1.377 BS: Parte 5: 1990) pueden utilizarse para determinar el punto en una parcela de compresin en funcin de la raz cuadrada del tiempo en el que el 90% se ha producido la consolidacin. Al 90% consolidacin de factor de tiempo, T v = 0.848. Gibson y Henkel (1954) han expresado el tiempo mnimo que el fracaso en la caja de corte como: ) 1 ( 2 2 c v F U c h t - = (8.3) donde h = mitad de la altura del espcimen, c v = Coeficiente de consolidacin, se determin anteriormente, y c T =relacin de disipacin de la presin de poro plano medio. Una relacin de disipacin mnima de 0,95 (es decir, 95% de disipacin presiones de poro en exceso) se utiliza normalmente, y la velocidad de deformacin en el experimento es entonces calculado utilizando un valor estimado de la deformacin a la rotura, con base en la experiencia. Si, posteriormente, fallo se produce antes de que el tiempo mnimo requerido para el fracaso a continuacin, los resultados de la prueba puede no ser vlido. BS 1 377: 1990 recomienda que el tiempo hasta el fallo se debe basar en el tiempo transcurrido para 100% consolidacin (t 100 ) Utilizando la relacin: t F = 12.7t 100 (8.4) Un enfoque similar basado en t1 tambin es recomendado por la British Standard 1990 para la determinacin del tasa de desplazamiento para los ensayos de corte anillo. Sin embargo, la mayora de los ensayos de corte de anillo se llevan a cabo a una velocidad de0.048% mm cuando se utiliza el aparato de Bromhead. La norma britnica sugiere en una nota en la parte 7, la seccin 6.4.5.1 que esta velocidad se ha encontrado satisfactorio para una amplia gama de suelos. Las tasas son ms rpidos probable que altere la superficie de deslizamiento y el resultado en valores errneos de r . El ngulo residual de resistencia al cizallamiento r vara con la tensin normal efectiva ( ' n ) Que acta sobre el superficie de deslizamiento (Bishop et al. 1971; Bromhead 1979; Lupini. et al 1981). Para la arcilla de Londres, el obispo et al. encontr que r fue de 14 a baja tensin normal efectiva ( ' n