Suelo Cohesivo: Un Oxímoron Peligroso
El artículo de Carlos Santamarina, titulado: "Suelo Cohesivo: Un Oxímoron Peligroso", explora el uso incorrecto y confuso del término "suelo cohesivo" en el campo de la geotecnia, argumentando que este término es un oxímoron peligroso que puede llevar a malas interpretaciones y diseños menos fiables en ingeniería geotécnica.
Fuente de Confusión
1. Saturación Parcial: La apariencia de cohesión en el lodo es explicada por la presión negativa de los poros debido a fuerzas capilares, lo cual no implica cohesión inherente del suelo. Las fuerzas capilares son aquellas que ocurren en los espacios pequeños (poros) del suelo debido a la tensión superficial del agua.
2. Corte No Drenado: En suelos donde la velocidad de carga excede la disipación de presión de poros, el corte ocurre a volumen constante, lo que lleva a cambios en la presión de poros y una simplificación incorrecta al usar la resistencia al corte no drenado como medida. La resistencia al corte no drenado (Su) se refiere a la resistencia del suelo cuando el agua no puede drenar, manteniendo constante el volumen del suelo.
3. Dilatancia: La dilatancia de un suelo, es decir, su tendencia a expandirse o contraerse bajo esfuerzo, disminuye con el aumento de confinamiento. Esto muestra que el comportamiento del suelo es más complejo que una simple cohesión y fricción. La línea de falla de Coulomb describe esta relación como una función lineal, pero esto es una simplificación inapropiada.
4. Eccentricidad de Partículas: Las partículas finas, que no son esféricas, requieren más contactos interparticulares para formar una estructura estable, aumentando la anisotropía mecánica. Este comportamiento puede ser observado a través de experimentos simples y tiene implicaciones significativas para el diseño y comportamiento de suelos con partículas finas.
5. Fuerzas Eléctricas: La teoría DLVO (Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek) muestra que las fuerzas de atracción y repulsión a nivel molecular entre partículas de arcilla no contribuyen significativamente a la cohesión a nivel macro. Las interacciones eléctricas y de Van der Waals sólo son significativas bajo confinamiento alto o alta concentración iónica en el fluido de los poros. DLVO es una teoría que explica la estabilidad de coloides considerando estas dos fuerzas principales.
Implicaciones para el Diseño de Ingeniería
El uso de modelos inapropiados y simplificaciones como la "cohesión" en suelos puede llevar a interpretaciones incorrectas y a un mayor coeficiente de variación en los parámetros geotécnicos, lo cual incrementa la probabilidad de fallos. El coeficiente de variación es la relación entre la desviación estándar y la media de un parámetro, y un valor alto indica alta incertidumbre. Se recomienda utilizar parámetros críticos de estado en análisis de capacidad última y evitar presentar juntos los términos de las ecuaciones de capacidad de carga de una manera que sugiera una cohesión que no existe.
Comentarios Finales: Tamaño de Grano Fino
Se debe evitar el uso de los términos "suelos cohesivos" y "suelos no cohesivos", y en su lugar, enfocarse en el tamaño de grano fino y la superficie específica de las partículas del suelo, ya que estas características controlan fenómenos importantes como la capilaridad y permeabilidad. La microfísica necesaria para interpretar el comportamiento macro también cambia con el tamaño de grano fino, lo cual requiere un estudio a nivel molecular y de fuerzas eléctricas.
El artículo concluye subrayando la necesidad de corregir el uso del término "suelo cohesivo" en la enseñanza y práctica de la geotecnia para evitar sesgos y malentendidos que pueden llevar a diseños geotécnicos menos confiables.