¿Cuáles son los tipos de falla del suelo en la prueba triaxial?

En ingeniería geotécnica, la prueba triaxial es una herramienta poderosa para comprender cómo el suelo se comporta bajo estrés. Uno de los resultados más perspicaces de esta prueba es observar cómo falla el suelo : cada modo de falla revela información única sobre la fuerza, la cohesión y la fricción interna del material. Este artículo explora los principales tipos de falla del suelo observada durante las pruebas triaxiales , incluidas sus características visuales, mecánica subyacente e implicaciones de ingeniería.

Falla de corte (falla frágil)

La falla de corte, también llamada falla frágil ¹ , es el modo más comúnmente observado, especialmente en arenas densas, arcillas secas y suelos rígidos . En este caso, el suelo falla a lo largo de un plano de corte distinto, que se forma en un ángulo de aproximadamente 45 ° al eje vertical , debido al máximo esfuerzo cortante.

Características clave:

• Pérdida repentina de fuerza después del estrés máximo.
• Formación de un plano de falla limpio y bien definido ² .
• Cambio de volumen mínimo (en suelos secos o densos).
• A menudo asociado con materiales de alta fricción y baja en salto

Implicaciones de ingeniería:

• Indica una respuesta frágil , que puede conducir a una falla catastrófica en pendientes y cimientos si no se contabiliza.
• Requiere diseños que limiten el estrés del desviador para evitar un colapso repentino.

Falla abultada

La falla abultada ocurre principalmente en arcillas blandas o suelos saturados de grano fino ³ , donde la muestra se expande lateralmente sin formar un plano de corte limpio. La parte media de la muestra se abulta hacia afuera , y la falla es de naturaleza gradual y dúctil.

Características clave:

• Muestra redondeada con expansión lateral uniforme .
• Sin avión de corte visible.
• Asociado con la deformación plástica ⁴ .
• Ocurre bajo baja presión de confinamiento y condiciones sin drenar .

Implicaciones de ingeniería:

• Indica un material dúctil ⁵ que se deforma sin rotura repentina.
• Útil para evaluar los asentamientos a largo plazo y la capacidad de servicio en lugar de la falla abrupta.

Falla localizada (bandas de corte)

La falla localizada, también conocida como bandas de corte ⁶ , es cuando la deformación se concentra en una zona estrecha, a menudo formando una banda de corte visible pero irregular . Es común en los suelos que se ablandan después de la resistencia al máximo , como arcillas demasiado consolidadas y temas densos.

Características clave:

• Formación de una zona de cizallamiento diagonal estrecha.
• Acompañado de una caída en la fuerza posterior al pico ⁷ .
• La tensión de corte se localiza en lugar de extenderse uniformemente.
• Difícil de detectar en las primeras etapas de prueba.

Implicaciones de ingeniería:

• Indica el comportamiento de suavización de la cepa ⁸ , lo que puede comprometer la estabilidad de la pendiente y aumentar el riesgo de deslizamientos de tierra .
• Destaca la necesidad de refuerzo o control de drenaje en el diseño.

Falla de compresión (división axial)

En algunas pruebas triaxiales, particularmente con suelos cementados o estructurados , la falla ocurre a través de la división axial . Esta falla de compresión es similar al pandeo de la columna , donde la muestra se divide verticalmente en lugar de formar una superficie de corte diagonal.

Características clave:

• Agrietamiento vertical o división a lo largo del eje.
• A menudo ocurre en suelos cementados o ligeramente unidos .
• Asociado con bajo soporte lateral (bajo σ₃).
• Poco o ninguna formación de plano de corte.

Implicaciones de ingeniería:

• Sugiere que el material se comporta como una roca frágil o una estructura cementada .
• Los diseños deben considerar la división de tracción y la propagación de grietas .

Conclusión

El tipo de falla del suelo en una prueba triaxial revela información crítica sobre la resistencia al corte, la ductilidad y el comportamiento de la tensión . Ya sea falla de corte, abultamiento, bandas de corte o división axial , cada modo de falla ayuda a los ingenieros a adaptar a los diseños de base, pendiente e infraestructura a las propiedades únicas del suelo. Comprender estos tipos de falla asegura que las soluciones geotécnicas no sean solo fuertes, sino que sean seguras y resistentes.