Los investigadores exploran el potencial de las pruebas triaxiales cíclicas controladas por el estrés y controladas por la tensión para la evaluación de resistencia de licuefacción de suelos tratados químicamente. Crédito: Profesora Shinya Inazumi, Instituto de Tecnología de Shibaura, Japón. www.sciencedirect.com/science/article/pii/s259012302502938x?via%3Dihub
La licuefacción del suelo puede ser una gran amenaza para la infraestructura y los ambientes construidos en un área propensa a terremotos. Esto sucede debido a la pérdida sustancial de la rigidez y la fuerza del suelo debido al estrés aplicado. El suelo suelto, moderadamente granulado y arenoso es más propenso a la licuefacción del suelo.
Reconociendo la necesidad urgente de mejorar la resiliencia urbana en las regiones propensas a sísmicas, particularmente en las áreas urbanizantes rápidamente vulnerables a tales peligros, los científicos se están centrando en diferentes técnicas de mitigación. La técnica de compactación del suelo es uno de los métodos efectivos desarrollados para mejorar la resistencia de licuefacción del suelo.
Sin embargo, desarrollar un método de evaluación adecuado también es de suma importancia. Tradicionalmente, las pruebas triaxiales cíclicas controladas por el estrés se realizan para la evaluación. Sin embargo, los resultados a menudo son inconsistentes y esto puede conducir a una sobreestimación de la capacidad de resistencia.
Además, centrarse en opciones sostenibles es una inevitabilidad en los tiempos presentes. Por lo tanto, los científicos también están tratando de concentrarse en formular y probar sustancias de lechada amigables con el medio ambiente.
Para cerrar las brechas metodológicas y promover una mejora más segura y ecológica del suelo para la infraestructura global, la profesora Shinya Inazumi de la Facultad de Ingeniería, Instituto de Tecnología de Shibaura (SIT), Japón, junto con un pequeño equipo de investigadores, desarrolló un método de prueba controlado por cepas utilizando triáxico cíclico.
“Seguimos esta investigación después de reconocer la urgente necesidad de mejorar la resiliencia urbana a los terremotos”, menciona al profesor Inazumi, hablando sobre la motivación para el estudio. Los hallazgos fueron publicados en la revista Resultados en ingeniería.
Como solución de lechada, se usó una formulación amigable con el medio ambiente de sílice coloidal (CS) y silicato de sodio reciclado geotérmico. En comparación con las soluciones de lechada convencionales, esto reduce las emisiones de dióxido de carbono durante la producción en aproximadamente un 60%. Se probaron tres concentraciones diferentes de CS – 6%, 8%y 10%.
La prueba controlada por el estrés se realizó después del protocolo previamente establecido. Para la prueba triaxial cíclica controlada por la tensión, la tensión axial de doble amplitud se mantuvo constante al 5%, simulando grandes deformaciones cíclicas de terremotos. La energía disipada acumulada se evaluó como un indicador alternativo del potencial de licuefacción.
Se evaluó el ángulo de transformación de fase. También se evaluó la energía disipada acumulada como índice de evaluación unificada. Se evaluaron el criterio basado en la presión de poros, el criterio basado en la tensión y el criterio basado en la energía para evaluar la resistencia.
El resultado de la prueba reveló que una mayor concentración de CS aumenta la resistencia, con una concentración del 10% que produce el mejor resultado. El análisis de la energía disipada acumulada confirmó que la evaluación basada en la energía es un enfoque viable para evaluar la resistencia a la licuefacción.
“Este nuevo método es superior a los métodos de evaluación actuales”, menciona al Prof. Inazumi. “Reduce la necesidad de múltiples muestras, lo que lo hace rentable y produce resultados consistentes y reproducibles”.
El equipo también observó una relación lineal entre la relación de energía disipada y la resistencia a la licuefacción (RL20, 5%) que puede ser una ruta de calibración potencial para integrar los resultados controlados por la tensión en los gráficos de diseño basados en el estrés existentes. Esto puede ahorrar tiempo y mejorar significativamente los resultados de las pruebas anteriores.
El potencial del nuevo método de integrarse en diseños basados en energía respalda su uso en marcos de diseño sísmico basados en el rendimiento, como se propuso en estudios recientes.
“La investigación tiene profundas aplicaciones del mundo real, especialmente en regiones propensas a terremotos”, dice el profesor Inazumi.
“Una aplicación clave es modernizar las estructuras existentes, según los resultados de las pruebas actualizadas. La lechada química con CS puede usarse para mitigar los peligros de licuefacción en proyectos frente al mar, como expandir edificios escolares, complejos residenciales e instalaciones médicas cerca de los trajes de marinas”.
Además, este método puede estabilizar arenas sueltas contra la propagación lateral. La naturaleza ecológica de la formulación de sílice también puede garantizar la seguridad de los ambientes marinos. Además, debido a la naturaleza de baja vibración de este método, podría ser ideal para áreas urbanas abarrotadas, ayudando en el desarrollo de puentes, puertos y presas en regiones como Japón y California.
En conjunto, la integración de este nuevo método de prueba en los estándares globales podría salvar vidas, minimizar las pérdidas económicas al proporcionar estrategias de mitigación de licuefacción precisas y rentables.
En el futuro, el método de prueba podría usarse para evaluar otros tipos de suelo, otros tipos de lechada y métodos de prueba. El estudio contribuye enormemente al desarrollo del diseño de mejora del terreno orientado al rendimiento en condiciones de carga sísmica.
Más información: Khin Nyein Chan Kyaw et al, Evaluación de la resistencia a la licuefacción en arena de lechada química utilizando pruebas triaxiales cíclicas, da como resultado ingeniería (2025). Doi: 10.1016/j.rineng.2025.106875
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Shibaura
Cita: Pruebas triaxiales cíclicas: Evaluación de la resistencia a la licuefacción en suelos tratados químicamente (2025, 12 de septiembre) Recuperado el 12 de septiembre de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-cíclico-priaxial-liquefaction-resistance-sistance-sistance.html
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