Estudio experimental y numérico del desplazamiento y rotación de suelo reforzado con geomallas bajo empuje activo

Abstract

An experimental and numerical study is presented related to displacement and rotation of soil with and without geogrid reinforcement under the application of active lateral earth pressure. To this end, the measurement technique PIV has been used, with which digital images are processed to obtain displacement and rotation fields. The experimental earth pressure equipment has a transparent window which allows the recording of soil movements. Through the process and analysis of the measured soil movement, soil areas which yielded and did not yield due to the active earth pressure, were defined. In this form, the position and geometry of the failure surface can be determined and compared with the defined by the plasticity theory of active Rankine states. This comparison is only possible for the case without geogrids since the presence of geogrids change significantly the zone of soil yielding. Geogrids can reduce up to twice the volume of soil yielding due to the active lateral earth pressure. This conclusion related with the soil deformation is in direct relation with the active lateral earth pressure reduction when geogrids are used as reinforced elements. In addition, a numerical analysis using the computational program Plaxis is presented to estimate horizontal displacements. The numerical results estimate reasonably well the horizontal displacements measured in terms of the shape of the soil yielding area. However, they do not reproduce in detail the geometry of the failure surface.Se presenta un estudio experimentaly numérico de desplazamiento y rotación de suelo sin y con refuerzo de geomallas bajo la acción del empuje activo. Para ello se ha usado la técnica de medición PIV con la cual se procesan imágenes digitales para la obtención de campos de desplazamiento y rotación. El equipo de ensayo de empuje posee una ventana transparente que permite registrar el movimiento del suelo. Los resultados medidos de movimiento del suelo permiten determinar áreas de suelo que fluyen y no fluyen debido a la acción del empuje activo. De esta manera se puede determinar la posición y geometría de la superficie de falla, la cual se puede comparar con la definida por la teoría de la plasticidad de empuje activo de Rankine. Esta comparación resulta solo posible para el caso sin geomallas, dado que con geomallas la zona de suelo en fluencia cambia significativamente. La presencia de geomallas puede reducir hasta dos veces el volumen de suelo que entra en fluencia debido al empuje activo. Esta conclusión relacionada con la deformación del suelo está en directa relación con la disminución de la tensión de empuje activo al utilizar geomallas como elementos de refuerzo. También se presenta un análisis numérico usando el programa computacional Plaxis para estimar los desplazamientos horizontales. Los resultados numéricos entregan estimaciones que se aproximan a los resultados medidos de desplazamientos horizontales en términos de la forma de la zona de suelo en fluencia. Sin embargo, no son capaces de reproducir en detalle la geometría de la superficie de falla.