Ensayo triaxial
Introducción
Un ensayo de corte triaxial es un método de medición de las propiedades mecánicas de muchos sólidos deformables, especialmente suelos (e.g., arena, arcilla y roca además de otros materiales granulares). Hay muchas variantes del ensayo.[1][2][3][4].
En un ensayo de corte triaxial, el esfuerzo se aplica a la muestra de material que está siendo ensayada de modo que produce esfuerzos a lo largo de un eje distinto a los esfuerzos en dirección perpendicular. Típicamente, esto se consigue colocando una muestra entre dos platos paralelos, los cuales aplican esfuerzos en una dirección (comúnmente vertical) y aplican presión de fluido al espécimen para aplicar esfuerzo en la dirección perpendicular. A continuación se trata acerca de los aparatos que permiten la aplicación de diferentes niveles de esfuerzo en cada una de las tres direcciones ortogonales, referidos como «Ensayos triaxiales verdaderos».
La aplicación de esfuerzos de compresión diferentes en los aparatos de ensayo causa que el esfuerzo cortante se desarrolle en la muestra. Se pueden aumentar las cargas y se monitorean las deflexiones hasta la falla de la muestra. Durante la prueba, el fluido circundante se presuriza y la tensión en las placas se incrementa hasta que el material en el cilindro falla y forma regiones deslizantes dentro de sí misma, conocidas como bandas de corte. La geometría del corte en una prueba triaxial generalmente provoca que la muestra se acorte y que se abulte a lo largo de los lados. Luego se reduce la tensión sobre el rodillo y la presión del agua empuja los lados hacia adentro, lo cual causa que la muestra reincremente su altura. Este ciclo generalmente se repite varias veces, mientras se recopilan datos de esfuerzo y deformación sobre la muestra. Durante la prueba, las presiones de poro") de los fluidos (por ejemplo, agua, aceite, o gases) en la muestra pueden medirse usando el aparato de presión de poro de Bishop.
A partir de los datos de prueba triaxial, es posible determinar los parámetros fundamentales del material sobre la muestra, incluidos los ángulos de resistencia al corte, los de dilatación y la cohesión aparente. Estos parámetros se usan luego en modelos de computadora para predecir cómo se comportará el material en una aplicación de ingeniería a mayor escala. Un ejemplo sería predecir la estabilidad del suelo en un talud: si colapsará o si soportará los esfuerzos de corte y permanecerá en su lugar. Las pruebas triaxiales se usan junto con otras pruebas para determinar tales predicciones de ingeniería.
Durante el corte, un material granular típicamente tendrá una ganancia neta o pérdida de volumen. Si originalmente era denso, suele ganar volumen, una característica conocida como dilatancia de Reynolds"). O si era muy suelto, puede ocurrir contracción previa al inicio del corte o simultánea al corte.