Estudio de la tenacidad a fractura (modo I) para la marga azul del Guadalquivir

Abstract

La Mec´anica de la fractura es una disciplina ampliamente desarrollada para un variado rango de materiales utilizados en aplicaciones cient´ıficas e ingenieriles. Sin embargo, para el caso de materiales tipo suelo y roca, las herramientas y aplicaciones necesarias para entender los procesos de fractura que pueden desarrollar son actualmente una labor en proceso. Este trabajo supone un primer paso en un futuro proyecto de investigaci´on acerca de la caracterizaci´on y modelizaci´on del comportamiento a fractura en suelos arcillosos, de la mano de la mec´anica de suelos parcialmente saturada y la plasticidad, las cuales tienen una alta influencia en este tipo de materiales. Como objetivo, se estudia el procedimiento para obtener una relaci´on lineal espec´ıfica entre la tenacidad a la fractura en modo I y la succi´on para la marga azul del Guadalquivir, en un rango de comportamiento fr´agil. Para obtener dicha relaci´on, se ha realizado una campa˜na experimental de ensayos mediante una serie de probetas semicirculares con diferentes succiones sometidas a flexi´on en tres puntos. En cuanto a los resultados, se obtienen las relaciones de comportamiento para el estudio cualitativo del comportamiento del material, y se hace uso de la regresi´on lineal para obtener finalmente la relaci´on expl´ıcita. Los resultados muestran de forma general que un aumento en la succi´on influye en un comportamiento m´as fr´agil asociado a un incremento de KIc.

Fracture mechanics is a widely developed discipline for a wide range of materials used in scientific and engineering applications. However, in the case of soil and rock-type materials, the tools and applications needed to understand the development of fracture processes are currently a work in progress. Therefore, this work is a first step in a future research project on the characterization and modelling of fracture behavior of clay soils, based on partially saturated soil mechanics and plasticity, which have a high influence on this type of material. For this purpose, the procedure to obtain a linear relationship between the mode I fracture toughness and a range of suction for the Guadalquivir blue marl is studied, specifically for brittle behavior. In order to obtain this relationship, an experimental campaign was carried out using a series of semi-circular specimens with different suctions, subjected to the three-point bending test. Regarding the results, the loading curves are obtained for the qualitative study of the behaviour of this material and the linear regression technique is used to finally obtain the desired relationship. The results show in general that an increase in suction influences a more brittle behaviour associated with an increase in KIc.