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Un terraplén es un montículo hecho por el hombre debidamente compactado y construido con materiales de tierra, como piedra o tierra, para sostener una carretera o una cresta de ferrocarril por encima del nivel del suelo circundante existente.
En las represas, un terraplén se refiere a una capa continua de la superficie de la tierra, como suelo, arena, arcilla o roca, que utiliza los materiales más impermeables para formar el núcleo y los materiales más permeables aguas arriba y aguas abajo.
Este artículo describe las propiedades, características, tipos y pruebas de los materiales de relleno.
Tabla de contenido
Tipo de material de terraplén
1. Suelo fino
El suelo de grano fino utilizado para el terraplén tiene baja permeabilidad, baja resistencia al corte y alta compresibilidad. La presión de poro en este tipo de material se debe a la rápida actividad de construcción, lo que puede resultar en una resistencia al corte reducida e inestabilidad durante la construcción.
La compresibilidad del suelo de grano fino para terraplenes varía según la calidad del suelo y las condiciones de colocación. Las presas y los terraplenes construidos con suelo de grano fino han demostrado ser resistentes a los daños causados por terremotos.
2. Suelo grueso
Los suelos de grano grueso se utilizan en zonas de relleno estructural o cubiertas, y en zonas especiales de filtro y drenaje dentro de los terraplenes. Los suelos de grano grueso, generalmente compuestos de arena y grava, también se utilizan en la zona central. Especialmente si el contenido de finos supera el 20%.
La arena y la grava con menos del 5% de finos por peso seco son permeables, fáciles de comprimir y mínimamente afectadas por los cambios de humedad. Los suelos de grano grueso tienden a ser muy vulnerables a la erosión superficial por la acción de las olas y la escorrentía superficial.
3. Suelo clasificado libremente
Los sedimentos de suelo con pendientes amplias están compuestos por una amplia gama de tamaños de grano y su comportamiento de ingeniería es intermedio entre los suelos de grano fino y de grano grueso. Estos tipos de suelos suelen exhibir propiedades de baja conductividad hidráulica, alta resistencia al corte y baja compresibilidad en comparación con los suelos de grano fino.
Los depósitos aluviales de coluvión y roca también son fuentes importantes de suelos con grandes pendientes que se utilizan como materiales de terraplén. Los terraplenes construidos con suelos muy inclinados son generalmente muy resistentes al daño de los terremotos.
Características de los materiales de terraplén.
El Manual de Puesta a Tierra del Servicio de Recuperación de los Estados Unidos (USBR, 1974, 1990) identifica las siguientes características de los materiales de relleno utilizados en la construcción de rellenos:
1. Suelo fino
- El material debe formarse en una masa esencialmente uniforme sin vías posibles de penetración a través de la zona o a lo largo del contacto con el pilar o la estructura de hormigón.
- El terrón debe ser lo suficientemente impermeable para evitar la pérdida excesiva de agua de la presa.
- El material no debe compactarse excesivamente bajo el peso de los terraplenes superpuestos.
- Los suelos deben desarrollar y mantener la máxima resistencia al corte viable.
- El material no debe endurecerse ni ablandarse excesivamente cuando se satura con agua del depósito.
2. Suelo grueso
- El material debe moldearse en una masa uniforme sin grandes huecos.
- Los terrones del suelo deben ser de drenaje libre.
- El material no debe endurecerse excesivamente bajo el peso del relleno superpuesto.
- El suelo debe tener un gran ángulo de fricción interna (es decir, alta resistencia al corte).
Propiedades del material del terraplén
1. Graduación
Un material bien graduado consta de dos o más tipos de suelo, generalmente una mezcla de suelos granulares y de grano fino. El tamaño máximo de partícula debe ser inferior a 100 mm, pero generalmente no existe un rango recomendado para la gradación del material de relleno.
2. peso unitario y gravedad específica
Los materiales con pesos unitarios relativamente bajos tienen la ventaja de que se transfiere menos carga muerta al suelo subyacente que soporta el relleno. En cualquier caso, no existe ningún requisito para especificar un peso unitario mínimo o máximo antes o después de la compresión.
3. resistencia a la cizalladura
Las propiedades de resistencia al corte de los materiales de relleno no siempre se especifican, pero se determinan mediante ensayos de compresión triaxial o de corte directo y se utilizan para calcular la estabilidad de taludes de los rellenos.
cuatro compresibilidad
La compresibilidad del relleno está relacionada con la resistencia al corte, la compresibilidad, la porosidad, la permeabilidad y la saturación.
Cinco. transparencia
Esta propiedad de los materiales de terraplén demuestra la capacidad de los materiales de relleno compactados para drenar el exceso de humedad.
Procedimiento de prueba para las propiedades del material del terraplén
La siguiente tabla proporciona una lista de los métodos de prueba estándar comúnmente utilizados para evaluar las propiedades de los materiales de relleno utilizados en la construcción de rellenos de acuerdo con los códigos ASTM.
propiedad | Método de prueba | referencia |
Gradación | Análisis de tamaño de partículas de suelo | ASTM D422 |
Cribado de áridos finos y gruesos | ASTM D136 | |
peso unitario y gravedad específica | Peso unitario agregado y vacíos | ASTM D29 |
peso específico del suelo | ASTM D854 | |
Densidad relativa del suelo no cohesivo | ASTM D2049 | |
Máxima densidad exponencial del suelo utilizando una mesa vibratoria | ASTM D4253 | |
Características de densidad de humedad | Relaciones de densidad del agua para suelo y mezclas de suelo y agregados utilizando un pisón de 5,5 lb (2,49 kg) y una cabeza de 12 pulgadas (305 mm) | ASTM D698 (estándar) |
Relaciones de densidad del agua para suelo y mezclas de suelo y agregados utilizando un pisón de 4,54 kg (10 lb) y una cabeza de 457 mm (18 in) | ASTM D1557 (versión modificada) | |
Densidad comprimida (densidad en el lugar) | Densidad del suelo por el método del cono de arena | ASTM D1556 |
Densidad y peso unitario del suelo por el método del globo de goma | ASTM D2167 | |
Densidad del suelo y de los agregados del suelo por método nuclear (poca profundidad) | ASTM D2922 | |
Densidad del suelo por método de manga | ASTM D4564 | |
resistencia a la cizalladura | Resistencia a la compresión no drenada no consolidada del suelo cohesivo en compresión triaxial | ASTM D2850 |
Ensayo de corte directo del suelo en condiciones de drenaje de consolidación | ASTM D3080 | |
Ensayo de consolidación de compresión triaxial no drenada de suelo cohesivo | ASTM D4767 | |
compresibilidad | Propiedades de consolidación unidimensional del suelo. | ASTM D2435 |
Propiedades de consolidación unidimensional del suelo usando carga de deformación controlada | ASTM D4186 | |
Potencial de oleaje unidimensional o hundimiento de suelo cohesivo | ASTM D4546 | |
capacidad de carga | California Bearing Ratio (CBR) para suelos compactados de laboratorio | ASTM D1883 |
apoyo terrestre | ASTM D4429 | |
transparencia | Permeabilidad de suelos granulares con cabeza constante | ASTM D2434 |
Resistencia a la corrosión | pH del suelo utilizado en la prueba de corrosión | ASTM G51 |
Medición de campo de la resistividad del suelo utilizando el método de cuatro electrodos de Wenner | ASTM G57 | |
Medición del contenido de sales solubles del suelo mediante extracción de agua intersticial y refractómetro | ASTM D4542 |
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