Embankment loading analysis in laboratory conditions

Terraplén análisis de carga bajo condiciones de laboratorio

El modelo de terraplén se ha desarrollado en condiciones de laboratorio, teniendo en cuenta las características reales del terraplén. Las fuerzas a las que se somete en el modelo se han evaluado utilizando métodos experimentales y analíticos de mesa vibratoria. El exceso de presión del agua en los poros se mide mediante sensores de presión de los poros en el experimento de la mesa vibratoria y la estabilidad del terraplén se ha evaluado mediante métodos analíticos. Los resultados revelaron que el terraplén sufría un colapso no lineal durante el aumento de la presión de agua en los poros, y la fuerza dinámica de la mesa vibratoria en el modelo del terraplén era muy sensible pero podía mitigar los fallos. La simulación sísmica del terraplén mediante experimentos de mesa vibrante ayudó a identificar la estabilidad del modelo. El análisis teórico y experimental de la presión del agua en los poros del terraplén y del subsuelo llegó a la conclusión de que las características de licuefacción no lineal desempeñaban un papel importante en el comportamiento del modelo.

Introducción

Los terremotos son los fenómenos naturales más catastróficos que no se pueden predecir. Se caracterizan por sacudir el suelo en todas las direcciones posibles, provocando peligros de diversa intensidad para la humanidad en todo el mundo. Sin embargo, el efecto de los terremotos puede controlarse y minimizarse mediante algunos conocimientos y descubrimientos.

Hasta la fecha se han realizado algunas observaciones para simular la carga sísmica (Van Laak et al, 1994; Kanatani et al, 1995; Jafarzadeh y Yanagisawa, 1995; Yoshida y Finn, 2000).  La presión del agua de los poros aumenta en un depósito de arena saturada cuando se somete a una carga sísmica y se producen asentamientos durante y después de un terremoto debido a la reorganización de los granos y a la redistribución de los vacíos dentro de los suelos. Pueden producirse grandes asentamientos, especialmente cuando hay licuefacción en el depósito de arena. Debido a su excesivo efecto perjudicial para los cimientos, los servicios públicos y las líneas de vida (Hwang et al., 2003), se ha propuesto un método para evaluar los asentamientos de los depósitos de arena en función del factor de seguridad contra la licuefacción (cuando la tensión de cizallamiento máxima alcanza el 3,5%), la densidad relativa (Dr) y la tensión de cizallamiento cíclica máxima inducida. Aunque se han utilizado algunas observaciones de campo para comparar, todos los desarrollos se han basado principalmente en los resultados de experimentos de laboratorio con pequeñas muestras de arena en condiciones muy diferentes a las de los depósitos de suelo in situ. Estos experimentos no pueden simular realmente el comportamiento real de los depósitos de arena, especialmente cuando hay licuefacción (Ishihara y Yoshimine, 1992). Muchos investigadores han informado sobre el uso de pruebas con mesas de sacudidas, como el análisis de los componentes de tensión de cizallamiento radial y rotacional mediante el uso de sacudidas horizontales multidireccionales (Chang, 2011).