Mecánica de suelos en estado crítico

La mecánica de suelos en estado crítico es el área de la mecánica de suelos que abarca los modelos conceptuales que representan el comportamiento mecánico de suelos remodelados saturados basados ​​en el concepto de Estado Crítico .

El concepto de Estado Crítico es una idealización del comportamiento observado de arcillas remodeladas saturadas en ensayos de compresión triaxial , y se supone que se aplica a suelos no perturbados. Establece que los suelos y otros materiales granulares, si se distorsionan (cortan) continuamente hasta que fluyan como un fluido friccional, entrarán en un estado crítico bien definido. Al inicio del estado crítico, las distorsiones de corte ocurren sin más cambios en la tensión efectiva media , la tensión desviadora (o tensión de fluencia , en tensión uniaxial de acuerdo con el criterio de fluencia de von Mises ) o el volumen específico :${\ estilo de visualización \ \ varepsilon _ {s}}$${\ estilo de visualización \ p'}$${\ estilo de visualización \ q}$${\ estilo de visualización \ \ sigma _ {y}}$${\ estilo de visualización \ \ nu}$

Sin embargo, para condiciones triaxiales . De este modo,${\ estilo de visualización \ \ sigma _ {2}' = \ sigma _ {3}'}$

Todos los estados críticos, para un suelo dado, forman una línea única llamada Línea de estado crítico ( CSL ) definida por las siguientes ecuaciones en el espacio :${\displaystyle \ (p',q,v)}$

donde , y son constantes del suelo. La primera ecuación determina la magnitud del esfuerzo desviador necesario para mantener el flujo continuo del suelo como el producto de una constante de fricción (capital ) y el esfuerzo efectivo medio . La segunda ecuación establece que el volumen específico ocupado por la unidad de volumen de partículas que fluyen disminuirá a medida que aumente el logaritmo de la tensión efectiva media.${\displaystyle \ M}$${\displaystyle \ \Gamma }$${\displaystyle \ \lambda }$${\displaystyle \ q}$${\displaystyle \ M}$${\displaystyle \ \mu }$${\displaystyle \ p'}$${\displaystyle \ \nu }$

En un intento por avanzar en las técnicas de análisis de suelos, Kenneth Harry Roscoe de la Universidad de Cambridge , a finales de los años cuarenta y principios de los cincuenta, desarrolló un aparato de corte simple en el que sus sucesivos estudiantes intentaron estudiar los cambios en las condiciones en la zona de corte tanto en arena como en arena. suelos arcillosos En 1958, un estudio de la fluencia del suelo basado en algunos datos de Cambridge de las pruebas del aparato de corte simple, y en datos mucho más extensos de las pruebas triaxiales en el Imperial College de Londres de la investigación dirigida por el profesor Sir Alec Skempton en el Imperial College , condujo a la publicación. del concepto de estado crítico ( Roscoe, Schofield & Wroth 1958 ).

El suelo normalmente consolidado pasa a un estado crítico a lo largo de la ruta de tensión en la superficie de Roscoe

Superficie de fluencia Cam-clay en el espacio pq.

Superficie de fluencia Cam-Clay en el espacio de tensión principal.

Superficie de fluencia Cam-clay modificada en el espacio pq.

Superficie de fluencia Cam-clay modificada en el espacio de tensión principal.

Tensión plana Estado de tensión

para el estado de deformación del plano drenado

Estado triaxial de tensión