introducción a la mecánica de suelos no saturados en vías terrestres

2.3.2 Fenómeno de expansión
2.3.2.1 Introducción
Capítulo 2 Comportamiento de suelos no saturados. Estado del conocimiento
Determinados suelos (suelos expansivos) sufren fenómenos de hinchamiento de magnitudes
considerables al aumentar su humedad. Aunque en general expansión se refiere expresamente a un
aumento de volumen provocado en el proceso de humedecimiento manteniendo constante el estado de
esfuerzo exterior.
El proceso de expansión se produce cuando un suelo no saturado se humedece absorbiendo agua entre
sus partículas y aumentando de volumen. Este aumento de volumen tiene una componente debida a la
relajación de los esfuerzos intergranulares al aumentar el grado de saturación. De hecho se pueden
combinar estos dos fenómenos, absorción de agua y relajación de los esfuerzos, con un posible colapso,
dependiendo de la estructura del suelo (densidad seca, presión exterior, etc.). En general, sin embargo,
como ya se expondrá, la expansión está asociada a terrenos arcillosos plásticos con densidades secas
altas y presiones exteriores bajas, contrariamente a lo habitual en procesos de colapso.
Los fenómenos de expansión pueden ir acompañados de procesos de retracción si se producen
variaciones climatológicas o locales que desequen el terreno disminuyendo su volumen. Estas
variaciones climáticas o locales pueden provocar alternancias humedecimiento–cesado con las
consecuentes variaciones volumétricas asociadas.
De acuerdo con Lambe y Whitman (1959) se considera que el potencial de expansión de los minerales
arcillosos expansivos depende de la estructura de los cristales, de la estructura del grupo de cristales y
de la capacidad de intercambio catiónico (Tabla 2.4). El mecanismo físico químico de la expansión ha
sido estudiado profundamente y en los Proceedings de las Conferencias Internacionales sobre Suelos
Expansivos se puede encontrar abundante información. Según Chen (1975), la expansión de las arcillas
está relacionada con el mineral arcilloso que las constituye, la capacidad de cambio de cationes,
estructura del suelo, porcentaje de arcilla en el suelo, actividad e índice de Atterberg de las arcillas.
Brackley (1975) afirma que parte de la expansión puede explicarse como una disminución de los
esfuerzos intergranular debido a una disminución en la succión, lo que provoca una expansión elástica
de la estructura del suelo.
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