Determinación de las Propiedades Dinámicas de Suelos de Grano Fino a Altas Deformaciones Cíclicas
Autores: Shah, Syed Samran Ali; Asif, Abdul Rahim; Ahmed, Waqas; Islam, Ihtisham; Waseem, Muhammad; Janjuhah, Hammad Tariq; Kontakiotis, George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Determinación de las Propiedades Dinámicas de Suelos de Grano Fino a Altas Deformaciones Cíclicas
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Ciencias de la Tierra y Geología
Palabras clave
Módulo de corte
Relación de amortiguamiento
Diseño sísmico
Sistemas geotécnicos
Parámetros cíclicos
Suelos no saturados
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
El módulo de corte (SM) y la relación de amortiguamiento (DR) son significativos en el diseño sísmico y el rendimiento de los sistemas geotécnicos. La evaluación de las reacciones del suelo a cargas dinámicas, como terremotos, explosiones, trenes y vibraciones del tráfico, requiere la estimación del SM y DR dinámicos. El objetivo de esta investigación es determinar los parámetros cíclicos de suelos no saturados en y alrededor de Peshawar, y cómo estas propiedades dependen de las diversas presiones de confinamiento y deformaciones cortantes. Se recolectaron muestras no perturbadas utilizando tubos Shelby de cinco perforaciones en diferentes ubicaciones a lo largo de la carretera Jamrud, Peshawar. Se determinaron las propiedades índice (distribución del tamaño de grano, índice de plasticidad y gravedad específica) y las propiedades dinámicas de estas muestras. Se obtuvieron tres muestras de 100 mm de altura y 50 mm de diámetro de cada tubo Shelby. Después de preparar y montar la muestra en la celda triaxial, la muestra se satura primero aumentando las presiones de celda y de fondo en incrementos de 50 kPa hasta que el valor del parámetro de presión de poro de Skempton (B) alcanza >= 0.96. Las muestras se consolidaron a presiones de confinamiento de 150, 200 y 300 kPa, y luego se sometieron a deformaciones cortantes cíclicas de 0.2, 1, 2, 2.5 y 5%. Se trazaron bucles de histéresis de tensión-deformación cortante, y se calcularon los valores de SM y DR para cada ciclo. Generalmente, a deformaciones cortantes de 0.2 y 1%, la pendiente de los bucles es pronunciada y gradualmente se vuelve más suave a deformaciones más altas de 2, 2.5 y 5%. Se encontró que, con un número creciente de ciclos, el SM y el DR disminuyen. El SM disminuye con el aumento de la deformación cortante, mientras que el DR aumenta a deformaciones cortantes de 0.2-1%, luego disminuye para deformaciones de 2, 2.5 y 5%. La presión de confinamiento tiene más influencia a una deformación cortante de 0.2-1%, mientras que se ha observado poco efecto a una deformación cortante de 2.2-5%. Los valores de SM son más altos a presiones de confinamiento más altas a una deformación cortante dada. Los resultados muestran valores de tensión más altos durante los ciclos iniciales debido a la mayor tensión efectiva que se desarrolló en respuesta a la deformación cortante, mientras que, con un aumento en el número de ciclos, la presión del agua de poro aumenta gradualmente, reduciendo así la tensión efectiva y debilitando los enlaces entre las partículas del suelo. En dinámica, cuando la presión de confinamiento aumenta, las partículas están más cerca de contacto, por lo que las trayectorias de viaje de las ondas aumentan. La pérdida de energía aumentará, por lo que el DR disminuirá.
Descripción
El módulo de corte (SM) y la relación de amortiguamiento (DR) son significativos en el diseño sísmico y el rendimiento de los sistemas geotécnicos. La evaluación de las reacciones del suelo a cargas dinámicas, como terremotos, explosiones, trenes y vibraciones del tráfico, requiere la estimación del SM y DR dinámicos. El objetivo de esta investigación es determinar los parámetros cíclicos de suelos no saturados en y alrededor de Peshawar, y cómo estas propiedades dependen de las diversas presiones de confinamiento y deformaciones cortantes. Se recolectaron muestras no perturbadas utilizando tubos Shelby de cinco perforaciones en diferentes ubicaciones a lo largo de la carretera Jamrud, Peshawar. Se determinaron las propiedades índice (distribución del tamaño de grano, índice de plasticidad y gravedad específica) y las propiedades dinámicas de estas muestras. Se obtuvieron tres muestras de 100 mm de altura y 50 mm de diámetro de cada tubo Shelby. Después de preparar y montar la muestra en la celda triaxial, la muestra se satura primero aumentando las presiones de celda y de fondo en incrementos de 50 kPa hasta que el valor del parámetro de presión de poro de Skempton (B) alcanza >= 0.96. Las muestras se consolidaron a presiones de confinamiento de 150, 200 y 300 kPa, y luego se sometieron a deformaciones cortantes cíclicas de 0.2, 1, 2, 2.5 y 5%. Se trazaron bucles de histéresis de tensión-deformación cortante, y se calcularon los valores de SM y DR para cada ciclo. Generalmente, a deformaciones cortantes de 0.2 y 1%, la pendiente de los bucles es pronunciada y gradualmente se vuelve más suave a deformaciones más altas de 2, 2.5 y 5%. Se encontró que, con un número creciente de ciclos, el SM y el DR disminuyen. El SM disminuye con el aumento de la deformación cortante, mientras que el DR aumenta a deformaciones cortantes de 0.2-1%, luego disminuye para deformaciones de 2, 2.5 y 5%. La presión de confinamiento tiene más influencia a una deformación cortante de 0.2-1%, mientras que se ha observado poco efecto a una deformación cortante de 2.2-5%. Los valores de SM son más altos a presiones de confinamiento más altas a una deformación cortante dada. Los resultados muestran valores de tensión más altos durante los ciclos iniciales debido a la mayor tensión efectiva que se desarrolló en respuesta a la deformación cortante, mientras que, con un aumento en el número de ciclos, la presión del agua de poro aumenta gradualmente, reduciendo así la tensión efectiva y debilitando los enlaces entre las partículas del suelo. En dinámica, cuando la presión de confinamiento aumenta, las partículas están más cerca de contacto, por lo que las trayectorias de viaje de las ondas aumentan. La pérdida de energía aumentará, por lo que el DR disminuirá.