Efecto Acoplado de los Ciclos Húmedo-Seco y la Lluvia en la Pendiente de la Carretera Hecha de Arcilla Yazoo
Autores: Khan, Sadik; Ivoke, John; Nobahar, Masoud
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
El suelo arcilloso expansivo de Yazoo es susceptible a la deformación volumétrica y es dominante en el centro de Mississippi y otros estados del sur de los Estados Unidos. El comportamiento recurrente de contracción y expansión causa un problema significativo a las infraestructuras en la zona. Aunque la arcilla de Yazoo causa un problema importante en los estados del profundo sur, se ha realizado un estudio limitado sobre el comportamiento de la arcilla de Yazoo, especialmente en presencia de lluvia. El objetivo de este estudio actual es investigar el efecto acoplado de los cambios en la relación de vacíos debido a los ciclos de humedecimiento-secado y la lluvia sobre la estabilidad de las pendientes de las carreteras hechas de arcilla de Yazoo. Se ha utilizado el método de elementos finitos en Plaxis 2D de Bentley System para investigar el efecto acoplado de los cambios en las propiedades mecánicas y la lluvia utilizando análisis de flujo-deformación y estabilidad. Se utilizaron muestras de suelo arcilloso expansivo reconstituido para el experimento de laboratorio. Las muestras de arcilla de Yazoo reconstituidas fueron sometidas a 3, 5 y 7 ciclos de humedecimiento y secado en una cámara cerrada durante un período de 24 horas. La deformación axial de las muestras y el cambio en las relaciones de vacíos en cada número de ciclo se monitorearon de cerca. También se investigó el cambio de resistencia en cada ciclo húmedo y seco y se utilizó para el análisis de estabilidad de la pendiente en presencia de lluvia. Los resultados de las pruebas indican que la relación de vacíos aumenta con el número creciente de ciclos de humedecimiento-secado. Se registró un incremento continuo en las relaciones de vacíos de 0.99 en un estado no perturbado sin ciclo de humedecimiento-secado a 1.49 en el séptimo ciclo de humedecimiento-secado, lo que indica un aumento del 48.9%, a medida que aumenta el ciclo de humedecimiento y secado, lo que a su vez disminuye la cohesión del suelo en un 77%. El factor de seguridad considerando el efecto de dos períodos totales de lluvia de Rv = 126.2 mm (2 h) y Rv = 271.7 mm (3 días) se redujo de 1.7 a 1.2 y de 1.68 a 1.02, considerando el efecto del séptimo ciclo de humedecimiento-secado en la capa superior del suelo. Los cambios en la relación de vacíos debido al ciclo de humedecimiento y secado del suelo arcilloso de Yazoo reducen la resistencia al corte a una condición completamente suavizada, aumentando la posibilidad de fallo de la pendiente. Esta condición empeora aún más en presencia de una condición de agua estancada debido a la infiltración del agua de lluvia.
Descripción
El suelo arcilloso expansivo de Yazoo es susceptible a la deformación volumétrica y es dominante en el centro de Mississippi y otros estados del sur de los Estados Unidos. El comportamiento recurrente de contracción y expansión causa un problema significativo a las infraestructuras en la zona. Aunque la arcilla de Yazoo causa un problema importante en los estados del profundo sur, se ha realizado un estudio limitado sobre el comportamiento de la arcilla de Yazoo, especialmente en presencia de lluvia. El objetivo de este estudio actual es investigar el efecto acoplado de los cambios en la relación de vacíos debido a los ciclos de humedecimiento-secado y la lluvia sobre la estabilidad de las pendientes de las carreteras hechas de arcilla de Yazoo. Se ha utilizado el método de elementos finitos en Plaxis 2D de Bentley System para investigar el efecto acoplado de los cambios en las propiedades mecánicas y la lluvia utilizando análisis de flujo-deformación y estabilidad. Se utilizaron muestras de suelo arcilloso expansivo reconstituido para el experimento de laboratorio. Las muestras de arcilla de Yazoo reconstituidas fueron sometidas a 3, 5 y 7 ciclos de humedecimiento y secado en una cámara cerrada durante un período de 24 horas. La deformación axial de las muestras y el cambio en las relaciones de vacíos en cada número de ciclo se monitorearon de cerca. También se investigó el cambio de resistencia en cada ciclo húmedo y seco y se utilizó para el análisis de estabilidad de la pendiente en presencia de lluvia. Los resultados de las pruebas indican que la relación de vacíos aumenta con el número creciente de ciclos de humedecimiento-secado. Se registró un incremento continuo en las relaciones de vacíos de 0.99 en un estado no perturbado sin ciclo de humedecimiento-secado a 1.49 en el séptimo ciclo de humedecimiento-secado, lo que indica un aumento del 48.9%, a medida que aumenta el ciclo de humedecimiento y secado, lo que a su vez disminuye la cohesión del suelo en un 77%. El factor de seguridad considerando el efecto de dos períodos totales de lluvia de Rv = 126.2 mm (2 h) y Rv = 271.7 mm (3 días) se redujo de 1.7 a 1.2 y de 1.68 a 1.02, considerando el efecto del séptimo ciclo de humedecimiento-secado en la capa superior del suelo. Los cambios en la relación de vacíos debido al ciclo de humedecimiento y secado del suelo arcilloso de Yazoo reducen la resistencia al corte a una condición completamente suavizada, aumentando la posibilidad de fallo de la pendiente. Esta condición empeora aún más en presencia de una condición de agua estancada debido a la infiltración del agua de lluvia.