Estudio del comportamiento de arcillas parcialmente saturadas de la ciudad de Pucallpa

Los suelos en condición no saturada tienen características propias que los diferencian de los suelos saturados. En el Perú, las arcillas no saturadas han sido poco exploradas, en especial debido al enfoque más simple de la mecánica de suelos convencional con el suelo en condición saturada. Además, los ensayos en suelos no saturados requieren técnicas experimentales específicas para el control de succión, humedad y esfuerzos. Consecuentemente, muchos proyectos de ingeniería son más conservadores y no contemplan situaciones de riesgo propias del comportamiento complejo de los suelos no saturados. Esta investigación propone la ejecución de ensayos en laboratorio para la caracterización de arcillas no saturadas. Se verán técnicas como la del papel filtro, para el estudio de las curvas características de estas arcillas, así como ensayos triaxiales de succión controlada, para el análisis de su comportamiento hidromecánico.

La mecánica de suelos convencional, con suelos en condición saturada, ha permitido caracterizar el comportamiento mecánico de muchos suelos a través de la identificación de su resistencia al corte. Este desarrollo obedece a tres motivaciones: 1) la aceptación general de la condición saturada como la más conservadora, en la medida que los parámetros de resistencia y rigidez es mayor en suelos no saturados; 2) la sencillez del concepto de los esfuerzos efectivos propuesto por Terzaghi; y 3) el grado de complejidad y el costo de las técnicas experimentales con succión controlada necesarias para el estudio de los suelos en condición no saturada.
Sin embargo, los suelos parcialmente saturados pueden ser predominantes en muchas regiones y aplicaciones ingenieriles y pueden presentar problemas particulares, no apenas en función de su resistencia, pero también por su deformabilidad. Así, se pueden identificar suelos como las arcillas expansivas propensas a hincharse y contraerse ante ciclos de humedecimiento y secado, y las arenas colapsables propensas a perder volumen ante reducciones en el contenido de su humedad. Estas situaciones constituyen algunas aplicaciones de la mecánica de suelos parcialmente saturados, pero no son las únicas. Muchas otras están concentradas en el estudio de deslizamiento de taludes, rellenos en estructuras de contención, ingeniería de presas y caminos o aplicaciones geo-ambientales, como el transporte de contaminantes o la contención de residuos, donde el cambio de contenido de agua genera modificaciones en sus propiedades de resistencia y deformabilidad de los suelos (Houston, 2004).
Para Fredlund et al. (2012), los retos de la mecánica de suelos parcialmente saturados pasa por el desarrollo de una base teórica sólida para describir su comportamiento físico, las extensión de las relaciones constitutivas aceptadas para el comportamiento de los suelos saturados, la no linealidad asociada a las ecuaciones diferenciales parciales formuladas para el comportamiento de los suelos no saturados, el aumento de los costos, los tiempos y la complejidad de los ensayos en suelos no saturados; la dificultad de medición de succiones matriciales superiores a 100 kPa; y la incorporación de esta propuesta teórica y tecnológica en la práctica de la ingeniería.
Igualmente, el país no está exento a la existencia de estos depósitos como se ha evidenciado en la ciudad de Pucallpa, donde su presencia ha generado un importante número de fallas, principalmente en estructuras ligeras como pavimentos, que han deteriorado aceleradamente la infraestructura urbana de la ciudad. Es decir, existe un déficit de conocimientos en la materia en el territorio nacional que producen carencias conceptuales de fenómenos expansivos que afectan la infraestructura en Pucallpa. Estas ausencias producen el desarrollo de soluciones de ingeniería a ciegas (caja negra) que propone soluciones sin conocer las causas y, por tanto, con éxito parcial, errático y, posiblemente, costoso.
En este contexto, la presente investigación busca responder al siguiente problema de investigación: ¿Qué efecto produce la succión matricial en la resistencia al esfuerzo cortante en los suelos arcillosos parcialmente saturados de la ciudad de Pucallpa?