Esfuerzo desviador
Introducción
La mecánica del suelo de estado crítico es el área de la mecánica del suelo que abarca los modelos conceptuales que representan el comportamiento mecánico de los suelos saturados remoldeados en base al concepto del Estado Crítico.
Formulación
El concepto de Estado Crítico es una idealización del comportamiento observado de las arcillas saturadas remoldeadas en un ensayo triaxial de compresión, y es asumido que aplica a suelos no alterados. Establece que los suelos y otros materiales granulares, si son continuamente distorsionados (cortados) hasta que fluyan como un fluido friccional, entraran en un estado crítico bien definido. Al inicio del estado crítico, las distorsiones por cortante , ocurren sin ningún otro cambio en el esfuerzo efectivo promedio, esfuerzo desviador (o esfuerzo de cedencia, , en tensión uniaxial de acuerdo con el criterio de cedencia de von Mises), o volumen específico:.
Donde,.
Sin embargo, para las condiciones de compresión triaxial . Entonces,.
Todos los estados críticos, para un suelo dado, forman una línea única llamada la Línea del Estado Crítico (CSL) definida por las siguientes ecuaciones en el espacio \ (p',q,v):.
donde , , and son constantes del suelo. La primera ecuación determina la magnitud del esfuerzo desviador necesario para mantener el suelo fluyendo continuamente como el producto de una constante friccional (mayúscula) y el esfuerzo efectivo promedio . La segunda ecuaciones establece que el volumen específico ocupado por unidad de volumen de las partículas que fluyen disminuirá mientras el logaritmo del esfuerzo efectivo promedio aumenta.
Historia
En un intento de técnicas de ensayos avanzados de suelos, Kenneth Harry Roscoe de la Universidad de Cambridge, a finales de los años 40 y principios de los 50, desarrolló un aparato de cortante simple en el que sus estudiantes posteriores intentaron estudiar los cambios en las condiciones en la zona de cortante, tanto en arena como en suelos arcillosos. En 1958 un estudio de la cedencia del suelo basado en algunos datos de Cambridge del ensayo en el aparato de cortante simple, y en muchos más datos de ensayos triaxiales en el Colegio Imperial de Londres de la investigación liderada por el profesor Sir Alex Skempton en los Laboratorios Imperiales de Geotecnia, llevó a la publicación del concepto de estado crítico (Roscoe, Schofield & Wroth 1958).