Aprèn - Enrique Edgar Romero Morales

En el camp en ràpida evolució de la nanotecnologia, la sílice col·loïdal (SC) ha emergit com una solució prometedora per millorar l'estabilitat del sòl i mitigar la licuació. Aquest material redueix de manera efectiva la generació de pressió de porus mitjançant una tècnica d'estabilització innovadora, oferint avantatges com la rendibilitat, una mínima alteració ambiental i sostenibilitat. Aquesta investigació ha estat suportada per finançament d'Arcelor Mittal com a part d'un projecte col·laboratiu amb CIMNE. L'empresa va proporcionar quatre tipus de deixalls, cadascun mostrant propietats distintes, incloent granulometria, composició mineralògica i densitat de partícules sòlides. La injecció i permeació de sílice es van dur a terme sota condicions de confinament per simular entorns in situ, utilitzant una cel·la desenvolupada dins del marc del projecte. Notablement, només dos dels quatre deixalls van ser considerats adequats per a la permeació amb sílice col·loïdal. L'avaluació experimental de la millora en la resposta hidromecànica a causa de la permeació de sílice col·loïdal es va realitzar de manera sistemàtica a través d'una sèrie d'assaigs en materials tractats i no tractats. Entre aquests assaigs, els assaigs triaxials consolidats isotòpicament amb tall drenat i no drenat van ser particularment significatius per avaluar l'estat crític. A més, es van generar corbes de curat per als diferents materials d'estudi utilitzant diversos agents permeants i dosis de sílice col·loïdal (MP320 al 40% i MP325 al 15%).

En el campo en rápida evolución de la nanotecnología, la sílice coloidal (CS) ha emergido como una solución prometedora para mejorar la estabilidad del suelo y mitigar la licuación. Este material mitiga de manera efectiva la generación de presión de poro a través de una técnica de estabilización innovadora, ofreciendo ventajas como la rentabilidad, una mínima perturbación ambiental y sostenibilidad. Esta investigación fue apoyada por financiamiento de Arcelor Mittal como parte de un proyecto colaborativo con CIMNE. La empresa proporcionó cuatro tipos de relaves, cada uno mostrando propiedades distintas, incluyendo granulometría, composición mineralógica y densidad de partículas sólidas. La inyección y permeación de sílice se llevaron a cabo bajo condiciones de confinamiento para simular entornos in situ, utilizando una celda desarrollada dentro del marco del proyecto. Notablemente, solo dos de los cuatro relaves fueron considerados adecuados para la permeación con sílice coloidal. La evaluación experimental de la mejora en la respuesta hidromecánica debido a la permeación de sílice coloidal se realizó de manera sistemática a través de una serie de ensayos en materiales tratados y no tratados. Entre estos ensayos, los ensayos triaxiales consolidados isotrópicamente con corte drenado y no drenado fueron particularmente significativos para evaluar el estado crítico. Además, se generaron curvas de curado para los diferentes materiales de estudio utilizando diversos agentes permeantes y dosis de sílice coloidal (MP320 al 40% y MP325 al 15%).

In the rapidly advancing field of nanotechnology, colloidal silica (CS) has been recognized as a promising approach for enhancing ground stability and mitigating liquefaction. This material effectively reduces pore pressure generation through a novel stabilization technique, providing benefits such as cost efficiency, reduced disturbance to the environment, and sustainability. This research was made possible through funding from Arcelor Mittal as part of a collaborative project with CIMNE. The company supplied four types of tailings, each exhibiting different properties, such as granulometry, mineralogical composition, and the density of solid particles. The injection/permeation of silica was conducted under confinement conditions to simulate in situ circumstances, utilizing a cell developed within the project framework. Notably, only two of the four tailings were suitable for permeation with colloidal silica. The experimental evaluation of the improvement in hydromechanical response due to colloidal silica permeation was systematically carried out through a series of tests on both treated and untreated materials. Among these tests, isotropically consolidated triaxial tests with drained and undrained shear were particularly significant for assessing the critical state. Additionally, curing curves were generated for the various study materials with different permeating agents and colloidal silica dosages (MP320 at 40% and MP325 at 15%). It is important to note that the material solidifies rapidly, with no significant changes in mechanical response observed after 21 days. Silica acts by displacing water within the pores, serving as a potent filler while also providing bonding effects, thus enhancing the hydromechanical response upon permeation. Furthermore, the impact on the critical state line of the soil was analyzed, showing improved susceptibility to liquefaction when examining the relationship between e and log(p').

Thermal properties in artificially prepared samples mimicking deep Ypresian clays

Projecte Final de Màster Oficial

Ballesteros Barreto, Milton Fernando

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Sau Valenzuela, Núria

Data de publicació: 2020

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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El present treball estudia el comportament de la conductivitat tèrmica i la calor específic en dos materials argilosos d'origen Ypresian i dos materials comercials. La investigació és de caràcter experimental i se centra en avaluar la influència de l'aigua adsorbida lligada a la superfície específica dels sòlids i el contingut de quars sobre les propietats tèrmiques en mostres compactades estàticament. Els resultats donen un suport a la feina de caracterització de les propietats tèrmiques d'argiles naturals Ypresian (una de les formacions candidates a l'emmagatzematge geològic profund de residus radioactius a Bèlgica) realitzat per Sau N. (2020). A més, planteja una aportació a l'estat de el coneixement sobre l'efecte de l'aigua adsorbida sobre les propietats tèrmiques. La primera part de la feina presenta un recull d'informació de l'estat de el coneixement sobre la influència de propietats / variables d'estat en la conductivitat tèrmica i la calor específic. A més, s'aborda en l'estat de el coneixement sobre la superfície especifica dels sòlids. Per al desenvolupament de el programa experimental es treballa amb dos prototips desenvolupats per Sau N. (2020). D'una banda, la conductivitat tèrmica s'avalua amb un equip basat en el mètode d'estat estacionari. L'equip permet l'aplicació de temperatura en els contorns i el registre de l'evolució de la temperatura en el temps en diferents punts de la mostra fins a aconseguir condicions estacionàries. D'altra banda, la calor específic s'avalua mitjançant el mètode de les mescles utilitzant un calorímetre.

El presente trabajo estudia el comportamiento de la conductividad térmica y el calor especifico en dos materiales arcillosos de origen Ypresian y dos materiales comerciales. La investigación es de carácter experimental y se centra en evaluar la influencia del agua adsorbida ligada a la superficie específica de los sólidos y el contenido de cuarzo sobre las propiedades térmicas en muestras compactadas estáticamente. Los resultados dan un apoyo al trabajo de caracterización de las propiedades térmicas de arcillas naturales Ypresian (una de las formaciones candidatas al almacenamiento geológico profundo de residuos radioactivos en Bélgica) realizado por Sau N. (2020). Además, plantea un aporte al estado del conocimiento sobre el efecto del agua adsorbida sobre las propiedades térmicas. La primera parte del trabajo presenta una recopilación de información del estado del conocimiento sobre la influencia de propiedades/variables de estado en la conductividad térmica y el calor especifico. Además, se aborda en el estado del conocimiento sobre la superficie especifica de los sólidos. Para el desarrollo del programa experimental se trabaja con dos prototipos desarrollados por Sau N. (2020). Por un lado, la conductividad térmica se evalúa con un equipo basado en el método de estado estacionario. El equipo permite la aplicación de temperatura en los contornos y el registro de la evolución de la temperatura en el tiempo en diferentes puntos de la muestra hasta alcanzar condiciones estacionarias. Por otro lado, el calor especifico se evalúa mediante el método de las mezclas utilizando un calorímetro.

The present research studies the thermal conductivity and specific heat of artificially prepared samples using Ypresian clay powder and two commercial soils. The experimental research focuses on evaluating the influence of adsorbed water bound to the specific surface area of the solids and the quartz content on the thermal properties in statically compacted samples. The results will be used as a complementary characterization of the thermal properties of natural Ypresian clays (a reference host geological formation for deep radioactive waste disposal in Belgium) carried out by Sau N. (2020). Besides, it contributes to the state of the art on the effect of adsorbed water on thermal properties. A first part of the work presents a compilation of information on the state of the art on the influence of different properties and state variables on the thermal conductivity and specific heat. Besides, it also addresses a state of the art on the specific surface area. For the development of the experimental program, two prototypes developed by Sau N. (2020) are used. On the one hand, the thermal conductivity is evaluated based on the steady-state method. The equipment allows the application of temperature at the boundaries and records the evolution of temperature in time for different points of the sample until reaching steady-state conditions. On the other hand, the specific heat is evaluated using the method of mixture in a calorimeter.

Hydro-mechanical characterisation of a mixture of sand/bentonite (80/20)

Projecte Final de Màster Oficial

Quezada García, Cesarina

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Lloret Morancho, Antonio; Alvarado, Clara

Data de publicació: 2020

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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En aquesta investigació s'han avaluat els materials MX-80 bentonita granular i sorra / bentonita amb una dosificació de 80/20. El propòsit és conèixer el seu comportament hidro-mecànic i buscar una metodologia per poder col·locar aquests materials en una cel·la prototip de proves simulades (MU) on es realitzaran assajos de transport amb aigua destil·lada i gas. Es realitzen assaigs edomètrics convencionals i assajos de pressió d'inflament a volum constant. Els resultats dels assaigs van indicar que els materials després d'estar sota càrrega redueixen el seu comportament d'inflament, excepte en un d'ells, on el contingut d'humitat òptim amb una densitat seca major a la densitat seca òptima és assajada. La bentonita MX-80 mostra major pressió d'inflament que la barreja sorra / bentonita. Això pot succeir a causa de la mineralogia de la bentonita pura. A més, es van realitzar assaigs de proctor estàndard, mesures de la permeabilitat i mesures de succions amb diferent contingut d'aigua i densitats similars. Es van realitzar tres assajos de compactació en capes per tal de determinar la millor metodologia de col·locació d'aquests materials en les cel prototip, controlant les seves condicions inicials.

En esta investigación se han evaluado los materiales MX-80 bentonita granular y arena/bentonita con una dosificación de 80/20. El propósito es conocer su comportamiento hidro-mecánico y buscar una metodología para poder colocar estos materiales en una celda prototipo de pruebas simuladas (MU) donde se realizarán ensayos de transporte con agua destilada y gas. Se realizan ensayos edométricos convencionales y ensayos de presión de hinchamiento a volumen constante. Los resultados de los ensayos indicaron que los materiales después de estar bajo carga reducen su comportamiento de hinchamiento, excepto en uno de ellos, donde el contenido de humedad óptimo con una densidad seca mayor a la densidad seca óptima es ensayada. La bentonita MX-80 muestra mayor presión de hinchamiento que la mezcla arena/bentonita. Esto puede suceder debido a la mineralogía de la bentonita pura. Además, se realizaron ensayos de proctor estándar, medidas de la permeabilidad y medidas de succiones con diferente contenido de agua y densidades similares. Se realizaron tres ensayos de compactación en capas con el fin de determinar la mejor metodología de colocación de estos materiales en las celdas prototipo, controlando sus condiciones iniciales.

MX-80 granular bentonite and mixture sand/bentonite (80/20) materials have been evaluated in this investigation. The purpose is to know its hydro-mechanical behaviour and to seek a methodology to be able to emplace these material into a mock up (MU) cell, where transport with distilled water and gas tests will be carried out. Conventional oedometer test and swelling tests under constant volume are performed. The tests results indicate that the materials after being under load reduce its swelling behaviour, except in one of them where the optimum water content and a dry density higher than the dry density target is tested. The MX-80 bentonite shows more swelling pressure than the mixture sand/bentonite. This can happen due to the mineralogy of the pure bentonite. In addition, standard proctor tests were carried out, measurements of the water conductivity and suctions with different water content and similar densities were obtained. Three trial layer compaction tests were carried out in order to determine the best methodology of emplacement these materials into the cells, controlling their initials conditions.

Efectos osmóticos en los depósitos lacustres de la ciudad de México

Projecte Final de Màster Oficial

García Namour, Valeria Estefany

Tutor/a - Director/a: Arroyo Álvarez de Toledo, Marcos; Romero Morales, Enrique Edgar; Pérez Romero, Joaquin

Data de publicació: 2019

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Resistencia a la tracción de un suelo con raíces y a diferentes estados hidráulicos

Projecte Final de Màster Oficial

Gandarillas Rodríguez, Luis Humberto

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Fraccica, Alessandro

Data de publicació: 2019

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Nuevos fluidos de inyección para mejorar la resistencia de suelos granulares: un estudio experimental

Projecte Final de Màster Oficial

López De León, Javier Antonio

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Gómez Bonilla, Rodrigo Andrés

Data de publicació: 2019

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Modelización numérica del comportamiento del suelo compactado bajo estado generalizados de tensiones

Projecte Final de Màster Oficial

Alvear Calle, Pedro

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Lloret Morancho, Antonio

Data de publicació: 2019

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Modelación mezcla de pellets y polvo de bentonita en condiciones de hydratación

Projecte Final de Màster Oficial

Mejía Sánchez, Camilo

Tutor/a - Director/a: Olivella Pastallé, Sebastià; Romero Morales, Enrique Edgar; Mesa Alcantara, Arisleidy

Data de publicació: 2019

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Simulación en MATLAB del comportamiento de suelos no saturados incluyendo el acoplamiento hidromecánico

Projecte Final de Màster Oficial

Castillo Hernández, Pablo Enrique

Tutor/a - Director/a: Lloret Morancho, Antonio; Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2018

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Effectiveness of suction to deaerate granular materials: an application in material handling industry

Treball Final de Grau

Arrom Coll, Pere

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Rodríguez Ferran, Antonio

Data de publicació: 2017

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Rigidez al corte de un limo compactado. Estudio experimental y modelación

Projecte Final de Màster Oficial

Sossa Arancibia, Viviana Alejandra

Tutor/a - Director/a: Lloret Morancho, Antonio; Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2017

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Este trabajo estudia la rigidez al corte de un limo arcilloso compactado. Los parámetros dinámicos a diferentes tensiones de confinamiento se determinan utilizando el equipo de columna resonante. La parte experimental se concentra en zonas cercanas a la saturación, ya que en este estado es donde se dispone de menos información. Posteriormente, con los valores obtenidos, se realiza un modelo constitutivo, donde se incorpora la microestructura como variable de estado, para estudiar su efecto sobre el modulo de corte pequeñas deformaciones, mediante el análisis de los estados compactados en los lados seco y húmedo del plano de compactación. El modelo está basado en la curva de retención de Dieudonne et al. (2013). También se realiza un análisis del módulo de corte a pequeñas deformaciones mediante la ecuación de Hardin y Black (1969), Viggiani y Atkinson (1995), que incluye la microestructura en la tensión intergranular. Los resultados experimentales fueron exitosamente analizados con el modelo constitutivo, incorporando información sobre el estado tensional (esfuerzo medio y succión matricial), porosidad total y distribución del tamaño de poros del material. Finalmente, los módulos de corte calculados por el modelo, se grafican en el plano de compactación como isolíneas de mismo valor de módulo de corte.

This work intends to carry out the study of shear stiffness of a silty clay of the Barcelona plain. Stiffness data at different confining stresses are determined using a resonant column apparatus determining the dynamic parameters to small-strain, working close to the saturation limit, where less information is currently available. By analyzing compacted states on dry and wet sides of the compaction plot, a model studying the effect of soil microstructure on small-strain shear stiffness is created next. The model is based on the equation by Dieudonne et al. (2013). An analysis of the shear modulus in small-strains is also performed by means of the equation of Hardin and Black (1969) and Viggiani and Atkinson (1995), which includes the microstructure of the inter-regular. The test results are successfully interpreted with a constitutive model, incorporating information of the stress state (mean stress and suction matrix), total porosity and pore size distribution of the material. The modules calculated by the model are then shown in the Proctor plane, and curves are generated by the same shear modulus value.

Caracterización hidro-mecánica de materiales compactados de núcleo, de espaldón y material grueso para la presa de l'Albagés

Projecte Final de Màster Oficial

Sossa Arancibia, Fernando Alejandro

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2017

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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The present TFM aims at the hydraulic and mechanical characterization of different compacted materials, retrieved from the Albagés dam during the construction process. The 85 m high dam began to be constructed in the province of Lleida on early 2015 and was completed in 2017. The dam section is constituted by core of clayey silt, which is protected by shoulders of argillite / sandstone and a wedge of coarse material located on the outside of the upstream shoulder. To properly analyze the results, previous reports of the characterization of the dam materials are studied and their results and parameters are critically assessed with new tests of this MSc thesis corresponding to materials compacted under in situ conditions. The previous reports corresponded to the laboratory tests of the initial project, to an earth embankment test to study the compaction state of the core and shoulder materials, as well as to a report of the characterization of materials from field tests. Several hydraulic and mechanical tests have been carried out on three materials, which correspond to the core, the shoulders and the coarse material of the upstream wedge, which are referred to in this thesis as 'core material', 'all-one material' and ‘coarse material', respectively. The core material has been retrieved from intact core samples from field compacted embankments, while the other materials have been compacted in the laboratory to ensure conditions close to in situ compaction. The interpretation of these tests has allowed obtaining elasto-plastic mechanical parameters associated with the compressibility under stress and degree of saturation changes, long-term deformation properties, shear strength, as well as hydraulic parameters such as water permeability and water retention curve. This HM characterization is required for better assessing parameters to be used in coupled stability analyses of the dam along the different construction stages, as well as in the analysis of long-term post-construction behavior.

El presente TFM tiene como objeto la caracterización hidráulica y mecánica de diferentes materiales compactados, extraídos de la presa de l'Albagés durante el proceso de construcción. La presa de 85 m de alto se empezó a construir en la provincia de Lleida a principios de 2015 y se terminó en 2017. La sección de la presa está constituida por un núcleo impermeable de arcilla limosa, protegido por espaldones de material todo-uno de argilita / arenisca y de una cuña de material de granulometría gruesa situado en la parte exterior del espaldón aguas arriba. Con el fin de analizar objetivamente los resultados, se estudian informes previos de caracterización de los materiales de la presa y se comparan de forma crítica sus resultados y parámetros con los nuevos ensayos realizados en la tesina de los materiales con compactación in situ. Los informes previos corresponden a los ensayos de laboratorio del proyecto inicial, a un terraplén de prueba donde se analizaron las condiciones de compactación de los materiales de núcleo y de espaldón, así como a un informe de caracterización de materiales a partir de ensayos de campo. Se realizan distintos ensayos hidráulicos y mecánicos sobre los tres materiales, que forman el núcleo, los espaldones y la cuña aguas arriba, que en esta tesina se los denomina e identifica como ‘material de núcleo', ‘material todo-uno' y ‘material gruesos', respectivamente. El material de núcleo se ha extraído de testigos de diferentes zonas de compactación en campo, mientras que los otros materiales se han compactado en laboratorio para garantizar condiciones lo más cercanas a la compactación in situ. La interpretación de estos ensayos ha permitido obtener parámetros mecánicos de comportamiento elasto-plástico de compresibilidad ante carga y cambios de saturación, de deformación secundaria, de resistencia al corte, así como de parámetros hidráulicos como permeabilidad y curva de retención al agua. Esta caracterización HM se requiere para la definición de los parámetros de cálculo a utilizar en un análisis acoplado de estabilidad de la presa a lo largo de las distintas etapas constructivas, así como en el análisis del comportamiento a largo plazo post-construcción.

Comportamiento hidromecánico de agregados cementados artificialmente

Projecte Final de Màster Oficial

Polanco Candelario, Marcos José

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Lloret Morancho, Antonio

Data de publicació: 2016

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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La investigación llevada a cabo parte de la continuación de la línea de investigación de la creación de clastos en el laboratorio con mezclas de cemento, con el suelo que se obtiene in situ en el Campus Nord, UPC. La fabricación de estos clastos conlleva un carácter principal, ya que permite disponer de un material artificial de características controlables. Esto es importante ya que permite estudiar experimentalmente y de forma sistemática materiales naturales análogos como los clastos carbonatados propios de la arcilla limosa de Barcelona. Debido a esta inquietud se realizan ensayos de laboratorio con mezclas de suelo natural y cemento, que formarán clastos con distintas características, de cara a investigar su comportamiento como material compactado. Los ensayos realizados a estos clastos fabricados en el laboratorio se realizan de manera que se obtenga las propiedades hidromecánicas, volumétricas y gravimétricas haciendo comparativa con diferentes tipos de mezclas que lleven a analizar la diversidad de clastos. Para llegar a la comparación de los clastos naturales obtenidos in situ con los fabricados artificialmente es necesario realizar estudios que impliquen la determinación de las resistencias de los clastos, tanto a compresión simple como a tracción indirecta. Finalmente, se han realizado ensayos edométricos con diferentes estados tensionales de carga-saturación-descarga. Se han puesto los métodos de fabricación de las muestras, y la metodología de los diversos ensayos para estudiar el comportamiento mecánico de los materiales compuestos por agregados compactados con diferentes densidades y humedades. Los resultados han permitido avanzar en el conocimiento del comportamiento hidromecánico de materiales compuestos por clastos de materiales cementados. Este estudio ha puesto de manifiesto la gran influencia de las condiciones de saturación en la deformación global del material y en la rotura de los agregados cementados.

This research continues the investigation of clast creations with cement mixes in the laboratory, using a soil obtained in the Campus Nord, UPC. The manufacture of these clasts need close attention, as it uses a material with artificial controllable characteristics. This is important because it allows experimentally and systematically similar natural materials studies such as carbonated clasts, as the silty clay of Barcelona. Because of this concern, laboratory tests are performed with mixtures of natural soil and cement, which will form clasts with different characteristics in order to conduct investigations of its behavior as compacted material. Tests made in the laboratory with these clasts are achieved so that the hydromechanical, volumetric and gravimetric properties are obtained, by comparing it with different types of mixtures that lead to analyzing the diversity of clast. To get to the comparison of natural clasts obtained in situ using artificially manufactured clasts, studies are needed involving the determination of the resistance of these materials: both unconfined compressive and indirect tensile. Finally, edometric trials, using different stress states of saturation-load-discharge were made. Manufacturing methods of the samples were established, as well as the methodology of the various tests to study the mechanical behavior of composite materials with different densities of compacted aggregate and humidities. The results have made possible advances in the field of hydromechanical behavior of composite materials by clasts cemented materials. This study has revealed the influence of the saturation conditions present in the global deformation of material and breakage of cemented aggregates.

Amortiguamiento en suelos compactados

Projecte Final de Màster Oficial

Poucell Mier y Terán, Jorge

Tutor/a - Director/a: Lloret Morancho, Antonio; Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2016

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Los ensayos de laboratorio son muy importantes en la ingeniería geotécnica ya que en ellos se pueden conocer el comportamiento del suelo a pequeña escala. Y desde ese punto de vista, poder saber aquellos parámetros que definen al suelo. Es por eso que, en este trabajo final de master, se estudia el efecto del grado de saturación en el factor de amortiguamiento de los suelos compactados. Para lograr esto, se hicieron pruebas de laboratorio en probetas con dos densidades secas impuestas, utilizando el método de compactación estática, en la arcilla limosa del llano de Barcelona. Así mismo, se obtuvieron diferentes grados de saturación por medio de diferentes humedades impuestas también. Las pruebas de laboratorio radicaron en someter las probetas a una tensión de confinamiento, y ensayarlas en el aparato de columna resonante. Así, se pudieron conocer los parámetros dinámicos del suelo a pequeñas deformaciones. Las probetas que se ensayaron en laboratorio fueron manufacturadas con las densidades secas de 1.65 Mg/m3 y 1.75 Mg/m3 , y fueron sometidas a una tensión de confinamiento de 200 kPa. Estas muestras tenían un grado de saturación que iba desde el 20% hasta el 100% aproximadamente, utilizando humedades en el material en un rango del 5% al 24%. Se hizo un análisis de los resultados obtenidos, y estos demostraron que la rigidez del suelo aumenta a medida que aumenta la densidad seca, por lo contrario, el factor de amortiguamiento decrece con el aumento de la densidad seca. También se demostró que el módulo de corte disminuye a medida que aumenta el grado de saturación del suelo y, por otro lado, el factor de amortiguamiento aumenta con el aumento del grado de saturación. Se comprobó, al menos para las muestras con densidad seca de 1.75 Mg/m3 , que el módulo del cambio en la tensión de confinamiento en función de la deformación disminuye ante el aumento del grado de saturación del suelo. Para finalizar, y como era de esperarse, el módulo edométrico disminuyó al aumentar la saturación del material, siguiendo una tendencia exponencial, al menos entre el 20% y el 80% de la saturación. Se corroboró también que, para un mismo nivel de saturación, el módulo edométrico es mayor para las muestras con una densidad seca mayor.

Laboratory tests are very important in geotechnical engineering, because in them it can be known the soil behavior at small scale. And from that point of view, it can be learned those parameters that define the soil. That's why, in this thesis, the effect of saturation degree in damping ratio of compacted soil is studied. To archive this, laboratory tests were performed in soil samples with two imposed dry densities, using the static compaction method in Barcelona's silty clay. Meanwhile, different saturation degrees were obtained by different water content imposed as well. Laboratory tests consist on submit soil samples in a confinement stress, and test them in the resonant column. Thus, it can be known the dynamic soil parameters for small deformations. Soil samples were tested in laboratory by manufacturing them with dry densities of 1.65 Mg/m3 and 1.75 Mg/m3 , and they were submitted to confinement stress of 200 kPa. These samples had saturation degree ranging from 20% to 100% approximately, using a material water content in range of 5% to 24%. An analysis of the obtained results was made, and showed that soil stiffness increases with increasing dry density, on the other hand, the damping ratio decreases with increasing dry density. It was also shown that the shear modulus decreases with increasing the saturation degree on soil, in consequence the damping ratio increases with increasing the saturation degree. It was found, at least for the soil samples with dry density of 1.75 Mg/m3 , that the confinement stress in function of deformation modulus decreases with the increasing saturation degree. Finally, as was expected, the oedometer modulus decreased with increasing material saturation, following an exponential trend, at least between 20% and 80% of saturation. It was also confirmed that, for the same level of saturation, the oedometer modulus is higher for samples with higher dry density.

Comparación del comportamiento hidromecánico de la Arcilla Boom compactada estática y dinámicamente.

Projecte Final de Màster Oficial

Montero Vicioso, Marylin Celeste

Tutor/a - Director/a: Lloret Morancho, Antonio; Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2014

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Las características hidromecánicas de los suelos compactados no dependen únicamente del tipo de suelo, es decir, granulometría y mineralogía; el comportamiento de los suelos compactados está controlado fundamentalmente por las variables densidad seca, contenido de humedad y la microestructura que se genera durante el proceso de compactación. Este comportamiento se puede caracterizar por su resistencia, deformabilidad, permeabilidad, entre otras propiedades, lo que implica que para un mismo suelo, cambios en el proceso de compactación ya sea la energía y carga de compactación, o la variación de alguna de estas variables, conducen a diferentes microestructuras y, por consiguiente, a diferentes respuestas hidromecánicas del suelo. El material utilizado para la realización del estudio experimental es la arcilla Boom, proveniente de Bélgica. El polvo de la arcilla utilizado para las muestras se obtuvo preparando el suelo de forma artificial en el laboratorio, secando, triturando y tamizando el suelo obteniendo partículas de suelo ≤0.3mm de diámetro. Este trabajo tiene como objetivo conocer y establecer la relación entre las variables de la compactación dinámica y estática, es decir, la correlación entre energía y carga, analizando el efecto que tienen estas condiciones de compactación sobre el comportamiento hidromecánico de la arcilla Boom. Para ellos se han analizado los parámetros más relevantes como permeabilidad, presión de preconsolidación, índice de compresibilidad, microestructura generada al compactar el suelo. Se realizaron compactaciones tanto estáticas como dinámicas a la arcilla, estableciendo equivalencias asociadas a las densidades secas y humedades al compactar las muestras. A estas muestras, una vez compactadas, se les realizaron ensayos de compresión isótropa utilizando el equipo triaxiales, medida de succión y estudios de porosimetría con intrusión de mercurio (MIP). Los resultados obtenidos de los estudios experimentales han demostrado que el tipo de compactación influye levemente en el valor de la presión de preconsolidación del suelo. Este estudio permitió verificar la influencia de las condiciones iniciales de los suelos compactados en la respuesta de éstos al ser sometidos a cambios de humedad y carga. Permitió la realización de un mapa que muestra las zonas de cambios de volumen en un plano de compactación (ρd-ω). Los resultados aportados en esta Tesis pueden contribuir a mejorar en el conocimiento de los suelos compactados, estableciendo relaciones entre la compactación dinámica y estática.

Mezclas de bloques y pellets de Bentonita Febex. Estudio de densidades secas despues de una etapa de humedecimiento

Projecte Final de Màster Oficial

Mesa Alcantara, Arisleidy

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar; Alonso Pérez de Agreda, Eduardo

Data de publicació: 2014

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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La seguridad relacionada con el manejo de residuos radiactivos es de suma importancia para asegurar el cumplimiento de las normas de conservación ambiental. Un aspecto a considerar para el manejo de residuos radiactivos es el uso de barreras aislantes, las cuales por lo general están construidas de materiales arcillosos expansivos (bentonita). A raíz de esto en la literatura científica existen varios proyectos cuyo objetivo es comprobar el comportamiento de las barreras aislantes construidas de bentonita Febex utilizando diferentes maneras de compactación. Entre estos proyectos se puede mencionar el ensayo Engineered Barrier Emplacement Experiment EB (2002-2014). Un objetivo primordial dentro del ámbito de este ensayo es el diseño de un sistema de almacenamiento subterráneo para residuos radiactivos de larga actividad, el cual usa como material aislante la bentonita Febex compactada en dos formas diferente utilizando bloques y pellets de alta densidad (ENRESA 2000). Este trabajo final de máster se centra en demostrar a escala de laboratorio el comportamiento del sistema de aislamiento de bentonita Febex usado en el proyecto EB. A raíz de esto, se realizaron de manera extensiva varios ensayos de: 1) humedecimiento a volumen constante y a tensión vertical constante con el propósito de estimar los valores de la distribución de densidades secas finales; y, 2) de porosimetría mediante intrusión de mercurio para conocer la estructura interna (micro y macroestructura) de la bentonita después del humedecimiento. El estudio evidencia que el material en bloques (denso y con pocos huecos tecnológicos) expande durante el proceso de hidratación alcanzando una densidad final seca menor que la inicial. Lo contrario sucede con el material de mezcla de pellets, que al partir de una densidad seca inicial relativamente baja con mucho volumen de poros ‘inter-pellet' se comprime y alcanza una densidad seca final superior. Los resultados obtenidos en este trabajo final del máster se comparan favorablemente con los resultados del ensayo EB in situ después del desmantelamiento.

Estudio experimental de la temperatura de ebullicion del agua en suelos arcillosos.

Projecte Final de Màster Oficial

Castillo Sandoval, Jhon Edison

Tutor/a - Director/a: Alonso Pérez de Agreda, Eduardo; Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2014

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La temperatura se considera un factor importante que puede interactuar con el suelo en diversas condiciones inducidas por el hombre o como consecuencia de fenómenos naturales. El caso particular de los deslizamientos rápidos ha supuesto un gran interés en los efectos que puede tener este factor en el suelo, al intentar explicar este mecanismo mediante análisis termo-hidro-mecánicos. La proporción de material fino en un suelo se considera un componente influyente en el comportamiento de la temperatura de ebullición del agua en suelos. Por medio de un programa experimental se midió la evolución de esta variable frente a la aplicación de pulsos rápidos de calor en mezclas de suelo con proporción variable de material fino, a partir de dos etapas de medición. En la primera se identificó la temperatura a la que se produce la ebullición del agua contenida; en la segunda se cuantificó la distribución del tamaño de poros de las mezclas por medio de porosimetrías de intrusión de mercurio. Finalmente se compararon los resultados obtenidos en ambas etapas con las propiedades geotécnicas del material. La comparación y análisis de las distintas variables medidas permite establecer aproximaciones matemáticas que buscan predecir la temperatura de ebullición basadas en parámetros como la superficie específica, el índice de poros, y una variable de estado microestructural. De las relaciones obtenidas, se identifica la que mejor se adapta al comportamiento experimental de la temperatura necesaria para que el suelo se desature completamente.Se compararon los resultados calculados a partir del modelo propuesto con distintos datos experimentales para establecer su validez. Se obtuvieron predicciones adecuadas de la temperatura de ebullición, exceptuando un rango de valores de superficie específica que presentan una dispersión considerable. Se pretende que los resultados presentados en esta tesis contribuyan a extender el conocimiento de los efectos térmicos en suelos arcillosos.

Fricción residual de juntas. Efecto de la velocidad de corte.

Projecte Final de Màster Oficial

Almonte Castillo, Richard N.

Tutor/a - Director/a: Alonso Pérez de Agreda, Eduardo; Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2014

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Esta investigación plantea el estudio del comportamiento a corte de la Boom Clay en un estado saturado desde una perspectiva que intenta simular un movimiento de ladera real. La Boom Clay es una formación geológica típica del municipio de Boom localizado en Flandes, una de las tres regiones de Bélgica. Los especímenes son extraídos de la corteza y posteriormente enviados al laboratorio para su análisis. El estudio experimental se centra en muestras remoldeadas sometidas a corte a distintas velocidades con el fin de evaluar que influencia tienen en la resistencia residual de las mismas. Por otra parte se pretende analizar el efecto de los tiempos de reposo (τ = 0) y reactivación de los desplazamientos a lo largo de superficies de deslizamiento, los cuales podrían ser favorables y generar una posible cicatrización del suelo aumentando su resistencia. Los experimentos se realizaran en el equipo de corte anular tratando de imponer y mantener las condiciones óptimas de humedad y altura efectiva de la muestra. Los resultados obtenidos serán analizados y comparados con estudios de laboratorio previos sobre la Boom Clay y otras arcillas. Los resultados de esta investigación confirman que el envejecimiento puede causar un aumento de la resistencia al corte reactivado por encima del valor residual, dependiendo directamente del tiempo de reposo e inversamente a la tensión vertical. El reposo con períodos cortos de dos horas dieron lugar a incrementos de alrededor de un 4% de la resistencia residual disponible, llevando el ángulo de fricción residual de 7.5º a 7.7º. Este aumento no es tan significativo como los obtenidos con periodos altos de reposo (mayores de 24 horas), que dieron lugar a aumentos de resistencia residual del hasta 50%, llevando así el ángulo de fricción hasta un valor de 11º. En cuanto a la influencia de la velocidad de corte en la resistencia residual de la Boom Clay, dio como resultado una proporcionalidad inversa entre la velocidad con que se aplican los desplazamientos de cizalladora y la resistencia residual disponible. Al aplicar desplazamientos a una velocidad de 0.1 mm/min se obtiene un ángulo de fricción de alrededor de 12º, en cambio al aumentar la velocidad de corte la resistencia baja considerablemente y se observa que el ángulo de fricción disminuye hasta un valor de 8º.

Anàlisi del fenomen d'expansió-contracció dels sòls argilosos als edificis de petites dimensions: estudi del tractament de les argiles amb calç

Tesina

Vilaró Tió, Jordi

Tutor/a - Director/a: Romero Morales, Enrique Edgar

Data de publicació: 2013

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Efecto de la microestructura en la permeabilidad, la compresibilidad ante carga y el módulo de corte de un limo arcilloso compactado

Projecte Final de Màster Oficial

Ismael Baptista, Elias Abdul

Tutor/a - Director/a: Alonso Pérez de Agreda, Eduardo; Romero Morales, Enrique Edgar; Pinyol Puigmartí, Núria Mercè

Data de publicació: 2013

Escola Tècnica Superior d'Enginyeria de Camins, Canals i Ports de Barcelona (ETSECCPB)

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Las propiedades mecánicas e hidráulicas de los suelos compactados dependen no únicamente del tipo de suelo (mineralogía y granulometría), sino también de la microestructura (distribución del tamaño de poros) generada durante el proceso de compactación. Cambios en las condiciones de compactación (humedad, densidad seca y energía de compactación) de un mismo suelo conducen a diferentes microestructuras y, en consecuencia, a respuestas distintas frente a acciones mecánicas e hidráulicas. En este trabajo se analiza el efecto de la microestructura del limo arcilloso de Barcelona sobre algunas propiedades como son la permeabilidad saturada, la permeabilidad al aire, la compresibilidad saturada, la tensión de fluencia saturada y el módulo de corte a pequeñas deformaciones. Se trata de proporcionar un enfoque adicional a la compactación de suelos, tanto en la rama seca como húmeda, que enriquezca las bases clásicas y ampliamente aceptadas, mediante nuevas evidencias experimentales. Con ello se pretende ofrecer nuevos datos para mejorar la predicción y modelación del comportamiento de los suelos compactados ampliamente utilizados en obras de ingeniería. Los trabajos recientes realizados sobre el mismo suelo (Buenfil 2007 y González 2012) se han centrado en el estudio de probetas a densidad seca relativamente baja, con estructura abierta susceptible de sufrir cambios de volumen significativos bajo cambios tensionales (carga y humedecimiento). En el presente estudio se evalúan muestras compactadas a densidades secas bajas, medias y altas (1.50, 1.60, 1.65 y 1.80 Mg/m3), y a diferentes humedades, barriendo así todo el plano de compactación. La microestructura se caracteriza a partir del tamaño de poros y su distribución y se mide mediante la técnica de Porosimetría por Intrusión de Mercurio (MIP). Para una misma densidad seca, se consiguen diferentes microestructuras variando la humedad de compactación. Los resultados obtenidos indican que la microestructura tiene un efecto significativo en las propiedades analizadas. Es de destacar el efecto observado en la permeabilidad, módulo de corte a baja deformación, compresibilidad y tensión de fluencia de las muestras en estado saturado. Ello indica que la microestructura generada durante la compactación en el lado seco se mantiene, incluso después de la saturación total.