Consolidació de sols

Es denomina consolidació d'un sol a un procés de reducció de volum dels sols fins cohesivos (argilas i rovinas plàstics), provocat per l'actuació de solicitaciones (càrregues) sobre la seua massa i que ocorre en el transcurs d'un temps generalment llarc. Produïx assents, és dir, afonaments verticals, en les construccions que poden aplegar a trencar si es produïxen en gran amplitut. Una part important del procés de consolidació està lligada a l'expulsió de decorreguts presents en el sol, associada a una reducció de la pressió intersticial i al consegüent aument de les tensions efectives, que produïxen una reducció del volum de les capes del sol.

Descripció

En observar els depòsits de material molt blans situats en el fondo d'una massa d'aigua, per eixemple un llac, es nota que el sol reduïx el seu volum conforme passa el temps i aumenten les càrregues sobre el sol, se'ls crida procés de consolidació.

Freqüentment ocorre que durant el procés de consolidació permaneix essencialment igual la posició relativa de les partícules sòlides sobre un mateix pla horisontal. Aixina, el moviment de les partícules de sol pot ocórrer solament en la direcció vertical, procés denominat consolidació unidimensional.

La consolidació d'un sol és un procés llent, pot durar mesos i fins a anys. És un procés asintòtic, és dir, que al començ és més veloç, i es va fent cada volta més llent, fins que el sol aplega a una nova situació d'equilibri en la que ya no es mou.

El no prendre en conte este possible moviment del sol en proyectar una estructura sobre ell pot dur a conseqüències catastròfiques tals com l'inclinament, fissuración i inclús el colapse de la mateixa. En molts casos és necessari pre-consolidar el sol abans de procedir a la construcció d'una obra important, com pot ser, per eixemple, un edifici o una carretera. La preconsolidación es fa el terreny en un pes semblant o major que el que deurà soportar una volta construïda l'obra, per a açò es deposita en la zona interessada una cantitat de terra en el pes equivalent de l'obra.

Anàlisis de la consolidació

Analogia del moll (resort)

El procés de consolidació sol ser explicat en el model idealizado d'un sistema compost per un moll (resort), un cilindre en un forat i farcidura d'aigua. En este sistema el moll representa la compresibilidad o l'estructura pròpia del sol, i l'aigua és el decorregut que es troba en els buits entre els poros. El model va ser propost per Terzaghi com una modificació d'un model originalment sugerit per Lord Kelvin per a atres fins.

Archiu:Consolidation spring analogy.jpg

La consolidació primària es pot assemblar al mecanisme d'un émbolo farcidura d'aigua i sense eixida.

1. El cilindre està completament ple d'aigua, i el forat està tancat (Sol saturat)
2. Una càrrega és aplicada sobre el moll mentres l'orifici seguix tancat. En esta etapa, l'aigua resistix la càrrega aplicada. (Desenroll de pressions excessives en els poros d'aigua)
3. Quan s'obri l'orifici, l'aigua comença a drenar i el moll s'acurta. (Drenage excessiu dels poros d'aigua)
4. Despuix de cert temps, el drenage d'aigua termina. Ara el moll resistix per sí solament la càrrega aplicada. (Total malbarat de l'excés de pressió d'aigua en els poros. Fi de la consolidació.

Consolidació primària

Este método assumix que la consolidació ocorre en una sola dimensió. Les senyes de laboratori utilisats han permés construir una interpolació entre la deformació o l'índex de buits i la tensió efectiva en una escala logarítmica. La pendent de l'interpolació és l'índex de compressió. L'equació per a l'assent de consolidació d'un sol normalment consolidat pot ser determinada llavors com:

___MATH_0___

a on:

δ_c és l'assent per la consolidació.

C_c és l'índex de compressió.

i₀ és l'índex de buits inicial.

H és l'altura de sol consolidable.

σ_zf és la tensió vertical final.

σ_z0 és la tensió vertical inicial.

C_c pot ser reemplaçada per C_r (índex de recompresión) per a usar en sols sobreconsolidados a on la tensió final efectiva és menor que la tensió de preconsolidación, o lo que és lo mateix, per a sols que hagueren segut consolidats en més intensitat en el passat. Quan la tensió final efectiva siga major que la tensió de preconsolidación, les dos equacions deuen ser usades en combinació d'un model conjunt com seguix:

___MATH_1___

a on σ_zc és la tensió de preconsolidación del sol.

Consolidació secundària

La consolidació secundària té lloc despuix de la consolidació primària a conseqüència de processos més complexos que el simple fluix d'aigua com poden ser la reptación, la viscosidad, la matèria orgànica, la fluencia o l'aigua unida per mig d'enllaç químic algunes argila. En arenes l'assent secundari és imperceptible, pero pot aplegar a ser molt important per a atres materials com la turba.

La consolidació secundària es pot aproximar per mig de la següent fòrmula:

___MATH_2___

A on H₀ és l'altura de consolidació mija
i₀ és l'índex inicial de buits
C_a és l'índex secundari de compressió