Análisis de la relación entre la curva de retención de agua, distribución de tamaño de partículas y de poros en la caracterización de una arcilla porosa colapsable

Palabras clave: Curvas de retención de agua, Distribución de tamaño de partículas, Distribución de tamaño de poros.

Resumen

En suelos altamente porosos con susceptibilidad de colapso, existen puntos de variabilidad volumétrica, debido a la heterogeneidad presente, en cuanto a los diámetros de las gargantas porales. La predominancia de un tamaño de poro está estrechamente relacionada con ciertos valores de la curva de retención de agua (WRC). No obstante, a la fecha no se ha estudiado una posible correlación con la distribución del tamaño de partículas (PaSD), obtenida mediante métodos modernos de sedimentación gravitacional de alta confiabilidad. La arcilla porosa de origen laterítico bajo estudio, fue caracterizada mediante ensayos índice para conocer su comportamiento geotécnico básico. Posteriormente, fue analizada mediante ensayos de porosimetría por intrusión de mercurio para la estimación de la distribución del tamaño de poros PSD; método del papel filtro y placa de presión para la obtención de la curva de retención de agua; así como el método de medición integral de la presión en la suspensión (ISP), para obtener la granulometría fina del material. Este artículo pretende presentar una propuesta de relación entre estos parámetros, con el objetivo de mejorar el entendimiento en la caracterización de este tipo de materiales. Los resultados mostraron que efectivamente existe una relación fuerte entre las distribuciones de tamaño de partícula, poros y la curva de retención de agua. Principalmente, esto se ve reflejado en los lugares geométricos correspondientes a las entradas de valor de aire (AEV) de macroporos y microporos. Las cuales coinciden con parámetros esenciales del comportamiento de las demás curvas (PaSD y PSD).

Citas

J. M. Padilla, Y. Perera, W. N. Houston, et al., “A new soil-water characteristic curve device”, Proceedings of the advanced experimental unsaturated soil mechanics, EXPERUS, pp. 15-22, 005.

A. H. A. Kareem and K. R. Mahmood, “Nature of Soil-Water Characteristics Curves (SWCC) for Soils from Anbar Governorate”, Anbar Journal for Engineering Sciences, vol. 3, no. 1, pp. 61-80, 2010.

S. K. Vanapalli and D. G. Fredlund, “Empirical procedures to predict the shear strength of unsaturated soils”, In Eleventh Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, Hong et al.(eds.), pp. 93-96, August, 1999.

I. Otálvaro. Estudo Teórico-Experimental de Solos Tropicais Compactados: Aplicação a um caso de estabilidade de taludes. Brasília, DF: Ph.D. thesis, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, 2013.

J. Ruge. “Análise do comportamento de cortina de estacas executada em solo poroso metaestável mediante o uso de um modelo constitutivo hipoplástico considerando a resposta não saturad. Brasília”, DF: Ph.D. thesis, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, 2014.

A. Jotisankasa, “Collapse behaviour of a compacted silty clay. London: Doctoral dissertation”, University of London, 2005.

J. Ashworth, D. Keyes, R. Kirk, et al., “Standard procedure in the hydrometer method for particle size analysis”, Communications in Soil Science and Plant Analysis, vol. 32, no. 5-6, pp. 633-642, 2001.

D. Gabriels and D. Lobo, “Métodos para determinar granulometría y densidad aparente del suelo”, Venesuelos, vol. 14, no. 1, pp. 37-48, 2011.

P. Berliner, P. Barak and Y. Chen, “An improved procedure for measuring water retention curves at low suction by the hanging-water-column method”, Canadian Journal of Soil Science, vol. 60, no. 3, pp. 591-594, 1980.

H. Giesche, “Mercury porosimetry: a general (practical) overview”, Particle & particle systems characterization, vol. 23, no. 1, pp. 9-19, 2006.

L. D. Baver, W.H. Gardner and W. R. Gardner, “Soil physics”, New York: John Wiley and Sons Inc, 1973.

J. A. Vomocil, “Porosity Methods of Soil Analysis”. Part 1. Physical and Mineralogical Properties, Including Statistics of Measurement and Sampling, (methodsofsoilana), pp. 299-314, 1965.

D. G. Fredlund and A. Xing, “Equations for the soil-water characteristic curve”, Canadian geotechnical journal, vol. 31, no. 4, pp. 521-532, 1994.

C. Gallage, R. Udukumburage, T. Uchimura, et al., “Comparison of direct and indirect measured soil-water characteristic curves for a silty sand”, International Journal of GEOMATE, vol. 13, no. 39, pp. 9-16, 2017.

E. E. Alonso, A. Gens and A. Josa, “A constitutive model for partially saturated soils”, Géotechnique, vol. 40, no. 3, pp. 405-430, 1990.

S. J. Wheeler y V. Sivakumar, “An elasto-plastic critical state framework for unsaturated soil”, Géotechnique, vol. 45. no. 1, pp. 35-53, 2003.

A. Josa, A. Balmaceda, A. Gens, et al., “An elasto-plastic model for partially saturated soils exhibiting a maximum of collapse”, In Proceedings 3rd International Conference on Computational Plasticity, Barcelona, vol. 1, pp. 815-826, 1992.

D. Gallipoli, A. Gens, J. Vaunat, et al., “Role of Degree of Saturation on the Normally Consolidated Behaviour of Soils”, In Proceedings 3rd International Symposium on Unsaturated Soil (Unsaturated Soils), pp. 115-120, 2002.

W. J. Rawls and D. L. Brakensiek, “Estimation of soil water retention and hydraulic properties”, Unsaturated flow in hydrologic modeling, pp. 275-300, 1989.

D. G. Fredlund, “Unsaturated soil mechanics in engineering practice. Hoboken, New Jersey”, John Wiley & Sons, Inc, 2012.

M. D. Fredlund, G. W. Wilson and D. G. Fredlund, “Use of the grain-size distribution for estimation of the soil-water characteristic curve”, Canadian Geotechnical Journal, vol. 39, no. 5, pp. 1103-1117, 2002.

D. R. Nielsen, M. Th. van Genuchten and J. W. Biggar, “Water flow and solute transport processes in the unsaturated zone”, Water Resources Research, vol. 22, no. 9, pp. 89S–108S, 1986.

R. E. Olson y L. J. Langfelder, “Pore-Water Pressures in Unsaturated Soils”, J. Soil Mech. and Found. Div., vol. 91, no. SM4, pp. 127–160, 1965.

S. L. Houston, W. N. Houston and A. M. Wagner, “Laboratory filter paper suction measurements”, Geotechnical Testing Journal, vol. 17, no. 2, pp. 185-194, 1994.

E. C. Leong, L. He and H. Rahardjo, “Factors affecting the filter paper method for total and matric suction measurements”, Geotechnical Testing Journal, vol. 25, no. 3, pp. 322-333, 2002.

R. G. McKeen, “Field studies of airport pavements on expansive clay”, In Expansive Soils ASCE, pp. 242-261, 1980.

H. M. Elgabu. “Critical evaluation of some suction measurement techniques. Cardiff”, Doctoral dissertation, Cardiff University, 2013.

S. J. Wheeler, R. S. Sharma and M. S. R. Buisson, “Coupling of hydraulic hysteresis and stress–strain behaviour in unsaturated soils”, Géotechnique, vol. 53, no. 1, pp. 41-54, 2003.

C. H. Juang and R. D. Holtz, “Fabric, pore size distribution, and permeability of sandy soils”, Journal of Geotechnical Engineering, vol. 112, no. 9, pp. 855-868, 1986.

I. Garcia-Bengochea, A. G. Altschaeffl y C. W. Lovell, “Pore distribution and permeability of silty clays”, Journal of the Geotechnical Engineering Division, vol. 105, no. 7, pp. 839-856, 1979.

C. Lapierre, S. Leroueil and J. Locat, “Mercury intrusion and permeability of Louiseville clay”, Canadian Geotechnical Journal, vol. 27, no. 6, pp. 761-773,1990.

E. Romero, A. Gens and A. Lloret, “Water permeability, water retention and microstructure of unsaturated compacted Boom clay”, Engineering Geology, vol. 54, no. 1-2, pp. 117-127, 1999.

E. C. Leong and H. Rahardjo, “Permeability functions for unsaturated soils”, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering, vol. 123, no. 12, pp. 1118-1126, 1997.

S. Prapaharan, A. G. Altschaeffl and B. J. Dempsey, “Moisture curve of compacted clay: mercury intrusion method”, Journal of Geotechnical Engineering, vol. 111, no. 9, pp. 1139-1143, 1985.

G. W. Gee and D. Or, “Particle-size analysis”, Methods of soil analysis, vol. 4, no. 598, pp. 255-293, 2002.

W. C. Krumbein and F. J. Pettijohn, “Manual of sedimentary petrography” D. Appleton-Century company, incorporated, 1938.

K. R. J. Smettem and P. J. Gregory. “The relation between soil water retention and particle size distribution parameters for some predominantly sandy Western Australian soils”, Soil Research, 34(5), 695-708, 1996.

G. S. Campbell. “Soil physics with BASIC: transport models for soil-plant systems”. Elsevier.1985.

W. M. Schuh, R.L. Cline y M.D. Sweeney. “Comparison of a laboratory procedure and a textural model for predicting in situ soil water retention”. Soil Science Society of America Journal, 52(5), 1218-1227, 1988.

R.T. Haverkamp and J.Y. Parlange, “Predicting the water-retention curve from particle-size distribution: 1. Sandy soils without organic matter 1”, Soil Science, vol. 142, no. 6, pp. 325-339, 1986.

K.R. J. Smettem, K.L. Bristow, P.J. Ross, R. Haverkamp, S.E. Cook and A.K.L. Johnson. “Trends in water balance modelling at field scale using Richards' equation”, Trends in Hydrology, vol 1, pp. 383-402, 1994.

L.M. Arya and J.F. Paris. “A physicoempirical model to predict the soil moisture characteristic from particle-size distribution and bulk density data 1”, Soil Science Society of America Journal, vol. 45, no. 6, pp. 1023-1030, 1981.

J. A. Ortigao, R. P. Cunha and L. S. Alves, “In situ tests in Brasilia porous clay”, Canadian Geotechnical Journal, vol. 33, no. 1, pp. 189-198, 1996.

J.C. Ruge, A. López, F. Molina-Gómez, et al., “Numerical Simulations of K0 Triaxial Tests on Collapsible Porous Clay”. Geotechnical Engineering Journal of the SEAGS & AGSSEA, vol. 49, no. 3, pp. 171-183, 2018.
Cómo citar
Olarte, M. C., & Ruge, J. C. (2020). Análisis de la relación entre la curva de retención de agua, distribución de tamaño de partículas y de poros en la caracterización de una arcilla porosa colapsable. Respuestas, 25(1). https://doi.org/10.22463/0122820X.2403

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Publicado
2020-01-01
Sección
Artículos de Investigación