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Modelación física del efecto de la succión en la estabilidad de taludes en suelo fino

Carvajal Cárdenas, Daniel Alejandro (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoIngeniería civilMaestría en Ingeniería Civil, 2021)

En los últimos años se han estudiado diversas formas de cuantificar la resistencia al corte de los suelos parcialmente saturados, sin embargo, debido a los altos costos de la instrumentación y a su gran variabilidad en ...
Modelación numérica del efecto mecánico de las raíces en la estabilidad de taludes

Carranza Linero, David Leonardo (Escuela Colombiana de Ingeniería Julio GaravitoMaestría en Ingeniería Civil, 2021)

Este trabajo de investigación evalúa la contribución de la vegetación en la estabilidad de taludes, con un énfasis en los efectos mecánicos que proporciona el sistema de raíces, mediante cinco tipos de modelaciones, en los ...
Physical modeling of desiccated slopes in fine soil using a geotechnical centrifuge

Carvajal Cardenas, Daniel; Lozada, Catalina (Taylor & Francis Group, 2023)

Desiccation in soils leads to a loss of water content, increasing soil suction, which in turn, leads to higher shear strength. Drying paths in soils are produced by water uptake by plants or by evaporation due to extreme ...

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Modelación física del efecto de la succión en la estabilidad de taludes en suelo fino
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Carvajal Cárdenas, Daniel Alejandro | 2021

En los últimos años se han estudiado diversas formas de cuantificar la resistencia al corte de los suelos parcialmente saturados, sin embargo, debido a los altos costos de la instrumentación y a su gran variabilidad en campo no ha sido posible aplicarla en los diseños geotécnicos. En consecuencia, los diseños actuales se han basado en la mecánica de suelos saturados, no obstante, en los últimos 30 años se han desarrollado ecuaciones teóricas en la cual se incorpora el aporte de la succión a la resistencia al corte del suelo. Durante la última década, se han realizado investigaciones del efecto de la succión en diferentes aspectos geotécnicos, específicamente en la estabilidad de taludes de suelos arenosos, las más recientes han sido desarrolladas por Higo et al. (2015), Chen et al (2018), Matziaris et al. (2017) y Anbese & Juneja (2018). Sin embargo, se han realizado pocas investigaciones para suelos finos, por lo tanto, en el presente trabajo se investigará el efecto de la succión en la estabilidad de taludes los suelos finos usando la centrifuga geotécnica de la Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito. En el presente trabajo de grado se realizó inicialmente una revisión teórica de las formulaciones existentes para evaluar la resistencia a corte para suelos parcialmente saturados, así mismo se investigaron las diferentes metodologías que existen para evaluar la succión y los parámetros de resistencia. Posteriormente, se elaboró una caracterización del material de estudio, la cual se realizó con las especificaciones del INVIAS 2013. Una vez caracterizado el material, se efectuaron las modelaciones físicas en la centrifuga geotécnica en la cual se incorpora una nueva metodología de modelación de taludes de suelo fino para diferentes contenidos de humedad. Inicialmente se realizaron tres modelos saturados a los cuales se les evalúo los desplazamientos en la falla, posteriormente se elaboró siete modelos físicos en los cuales los contenidos de humedad utilizados en los modelos rondan valores entre 58 y 80%, donde también se evaluaron los desplazamientos que ocurrieron después del ensayo en la centrifuga geotécnica y se compararon con los modelos saturados. Finalmente, se realizó una modelación numérica utilizando los softwares de Slide y Phase2 con el fin de relacionar los resultados obtenidos físicamente con las modelaciones numéricas. Se comprobó que el cambio de humedad en los taludes de suelo disminuye drásticamente los desplazamientos en la falla, y se evidencio que la modelación numérica en términos de esfuerzos totales es la más aproximada a lo observado en la modelación física en centrifuga geotécnica

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Modelación numérica del efecto mecánico de las raíces en la estabilidad de taludes
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Carranza Linero, David Leonardo | 2021

Este trabajo de investigación evalúa la contribución de la vegetación en la estabilidad de taludes, con un énfasis en los efectos mecánicos que proporciona el sistema de raíces, mediante cinco tipos de modelaciones, en los cuales se analizaron tres enfoques diferentes; esto con el fin de identificar la mejor forma de modelar numéricamente el efecto de las raíces. Para el primer enfoque, se modificaron las propiedades del suelo, donde se utilizó el término de cohesión aparente, el cual es el incremento del valor de la cohesión de la masa de suelo debido a la presencia de las raíces. En el segundo enfoque se modelaron anclajes asignando propiedades de fuerza de tensión y módulo de Young, los cuales representan la presencia de las raíces en el suelo y, por último, en el tercer enfoque, se modeló la raíz de manera individual aplicando las mismas propiedades del enfoque anterior. Las propiedades mecánicas de las raíces que se utilizaron en cada uno de los enfoques mencionados son las del pasto Vetiver, el cual se escogió después de realizar comparaciones entre diferentes tipos de vegetación, y se pudo evidenciar que el pasto vetiver cuenta con varias propiedades mecánicas y morfológicas que contribuyen con la estabilidad del talud. Para evaluar la contribución de la presencia de las raíces y realizar los análisis de estabilidad se utilizó el método de equilibrio límite, utilizando el método de Bishop, mediante la utilización del software Slide2 y el método de elementos finitos, a través del software Plaxis 2D. Después de realizar los análisis, los resultados mostraron que la presencia de las raíces genera un incremento en los Factores de Seguridad para todos los tipos de modelación, en especial cuando esta se ubica sobre toda la superficie del talud (corona, pendiente y pie), y que a medida que aumenta el ángulo de inclinación del talud, los incrementos son mayores. Adicionalmente, se pudo establecer que la mejor forma para representar las raíces es mediante la modificación de las propiedades del suelo, utilizando los métodos de equilibrio límite y elementos finitos.

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Physical modeling of desiccated slopes in fine soil using a geotechnical centrifuge
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Carvajal Cardenas, Daniel | 2023

Desiccation in soils leads to a loss of water content, increasing soil suction, which in turn, leads to higher shear strength. Drying paths in soils are produced by water uptake by plants or by evaporation due to extreme seasonal changes. This study presents the results of geotechnical centrifuge tests on the effect of water content on deformations and on the failure mechanism of a slope in fine soil. The failure mechanism and the resulting displacements obtained in the experiments were determined using image analysis using the GeoPIV_RG software. The results show a significant effect of soil suction on the failure mechanism. For saturated soils, the slope suffers an abrupt failure mechanism due to shear strength, while for partially saturated soils, this mechanism is modified and the magnitude of deformations diminishes as soil suction increases. Meanwhile, the size of the traction crack decreases as suction levels increase due to the increase in tensile strength produced by the loss of water content

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Modelación física del efecto de la succión en la estabilidad de taludes en suelo fino

Modelación numérica del efecto mecánico de las raíces en la estabilidad de taludes

Physical modeling of desiccated slopes in fine soil using a geotechnical centrifuge

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Modelación numérica del efecto mecánico de las raíces en la estabilidad de taludes ﻿

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