Influencia de la compactación en patrones de agrietamiento en suelos

Abstract

En este trabajo se presenta el estudio llevado a cabo sobre la formación de patrones de agrietamiento en un suelo compactado expuesto a unas condiciones de desecación generadas y controladas dentro de una cámara ambiental, la cual se encuentra situada en el laboratorio de geotecnia del departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de la UPC. Entre las actividades experimentales desarrolladas dentro del trabajo está la de aplicar una condición de compactación sobre una probeta de suelo, en este caso un suelo arcilloso extraído de la zona del Parc-UPC Agrópolis situado en Viladecans (Barcelona), el cual se ha sometido a un proceso de desecación dentro de una cámara ambiental, con condiciones de temperatura y humedad relativa controladas. El objetivo ha sido reproducir un proceso de desecación real y con ello varios fenómenos originados por el clima que provoca el secado. El cambio del contenido de agua se obtiene registrando la variación del peso de la probeta durante el ensayo. Durante el mismo se miden los valores de la succión mediante tensiómetros y se mantiene un control exhaustivo de la variación de humedad relativa y temperatura generada tanto en la probeta como en el ambiente creado dentro de la cámara ambiental. Paralelamente se realiza un registro fotográfico a intervalos constantes, con el fin de observar la variación morfológica del patrón de grietas formado en superficie y, posteriormente, aplicar tecnologías de análisis de imagen a través de un software para poder cuantificar los cambios y características del patrón de grietas. Al finalizar de cada ensayo se ha procedido al análisis de los datos registrados para determinar, entre otros, la pérdida de peso de la masa de suelo, la succión durante el proceso de desaturación y el análisis de las imágenes registradas durante el ensayo con el fin de determinar el efecto de la compactación en el proceso de agrietamiento por secado del suelo.

The present thesis presents the study carried out on the formation of cracking patterns in compacted soil exposed to drying conditions generated and controlled within an environmental chamber, which is located in the geotechnical laboratory of the department of Civil and Environmental Engineering of the UPC. Among the experimental activities developed within the thesis is to apply a compaction condition on a soil specimen, in this case a clay soil from the Parc-UPC Agrópolis area, located in Viladecans (Barcelona), which has been subjected to a desiccation process inside an environmental chamber, with controlled temperature and relative humidity conditions. The objective was to reproduce a real drying process and with it several phenomena originated by this drying climate. The change of water content has been obtained by recording the variation of weight of the specimen during the test. Suction values in the specimen are measured by tensiometers and recorded during the test. Also, an exhaustive control of the variation of relative humidity and temperature generated both in the specimen and in the environment created inside the chamber is maintained. In parallel, a sequence of photographic images of the specimen’s surface taken at constant interval have been recorded with the objective of observing the changes of the surface crack pattern during the test. Later, by applying image analysis techniques, these changes may be further analysed and quantified. The data registered during the test has been analysed after its conclusion to determine, among others, the weight loss of the soil mass, the suction during the loss of saturation process and the analysis of the photographic images recorded during the test, with the objective to determine the effect of compaction on the cracking of soil due to drying.