Modelación numérica de la consolidación de un suelo fino con variabilidad espacial de las propiedades del suelo creado físicamente en laboratorio

Abstract

Esta investigación tuvo como finalidad entender el comportamiento producto de la heterogeneidad del suelo, teniendo como base los modelos de la tesis de Garzón (2014), de los cuales se contaba con toda la información, se realizó en esta tesis la modelación numérica de cuatro modelos homogéneos y dos heterogéneos simulando las dos técnicas de construcción: continua (capa única) y discreta (múltiples capas); los modelos constitutivos usados fueron Mohr-Coulomb y Cam Clay modificado. El objetivo de la investigación se centró en la evaluación de las deformaciones por efecto del proceso de consolidación, así como la evaluación de la resistencia al corte en cada uno de los modelos.

Como resultados de las modelaciones, las deformaciones por consolidación obtenidas en los modelos evaluados con modelo constitutivo Mohr-Coulomb fueron de 2,4 mm en el modelo homogéneo y de 3.3 mm en el modelo heterogéneo. En los modelos evaluados con Cam Clay modificado de 39.1 y 43.8 mm respectivamente.

Se realizaron mediciones de resistencia al corte no drenada en los modelos homogéneos y heterogéneos, en las cuales las simulaciones desarrolladas con el modelo constitutivo Mohr-Coulomb presentaban la mejor aproximación ya que las diferencias obtenidas entre los modelos físicos y numéricos para una confianza del 95% oscilaban entre 0,46 kPa y 1,47 kPa. En el caso de los modelos construidos con el modelo constitutivo Cam Clay modificado, para un intervalo de confianza del 95% la diferencia entre las mediciones físicas y numéricas oscilaba entre 6.54 KPa y 7.23 kPa.

Como resultado de la investigación se concluyó que en el caso de análisis de deformación resulta conveniente la utilización del modelo constitutivo Cam Clay modificado, mientras que para el caso de los análisis de resistencia al corte no drenada se recomienda el uso modelo Mohr-Coulomb.

The purpose of this research was to understand the behavior resulting from the heterogeneity of the soil, based on the models of the thesis of Garzón (2014), of which all the information was available, the numerical modeling of four models was carried out in this thesis homogeneous and two heterogeneous simulating the two construction techniques: continuous (single layer) and discrete (multiple layers); The constitutive models used were Mohr-Coulomb and Cam Clay modified. The objective of the research focused on the evaluation of deformations due to the consolidation process, as well as the evaluation of the shear resistance in each of the models.

As a result of the modeling, the consolidation deformations obtained in the models evaluated with the Mohr-Coulomb constitutive model were 2.4 mm in the homogeneous model and 3.3 mm in the heterogeneous model. In the models evaluated with modified Cam Clay of 39.1 and 43.8 mm respectively.

Measurements of undrained cut resistance were made in the homogeneous and heterogeneous models, in which the simulations developed with the Mohr-Coulomb constitutive model presented the best approximation since the differences obtained between the physical and numerical models for a 95% confidence they ranged between 0.46 kPa and 1.47 kPa. In the case of models constructed with the modified Cam Clay constitutive model, for a 95% confidence interval the difference between physical and numerical measurements ranged from 6.54 KPa to 7.23 kPa.

As a result of the investigation, it was concluded that in the case of deformation analysis it is convenient to use the modified Cam Clay constitutive model, while in the case of the undrained cut resistance analysis the use of Mohr-Coulomb model is recommended.