Hydro-mechanical elastoplastic model of expansive bentonite behaviour in free swelling conditions.

• Autores: Laura Asensio Sánchez
• Directores de la Tesis: Xavier Pintado Llurba (dir. tes.), Vicente Navarro Gamir (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Castilla-La Mancha ( España ) en 2014
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Eduardo Alonso Pérez de Agreda (presid.), D. Gallipoli (secret.), Kari Kalevi Koskinen (voc.)
• Materias:
  • Ciencias tecnológicas
    • Ingeniería y tecnología del medio ambiente
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en:  RUIdeRA  TESEO 
• Resumen

  • Esta tesis describe un modelo hidro-mecánico para el comportamiento de hinchamiento libre de la bentonita expansiva, tanto en estado saturado como no saturado. Su formulación usa el concepto de doble porosidad. Los nuevos aspectos introducidos mejoran la capacidad del modelo para reproducir procesos de hinchamiento libre. En primer lugar, se propone un nuevo mecanismo de plastificación para modelar procesos de hinchamiento libre usando un enfoque elastoplástico. La formulación se ha usado para analizar varios ensayos de hinchamiento libre. La formulación propuesta también incluye un nuevo planteamiento para calcular el índice de poros microestructural, así como un nuevo método para describir la cinética del intercambio de masa entre agua micro y macroestructural, considerando que puede no haber equilibrio entre ambos tipos de agua. Para evaluar si su aplicación es válida en el caso de las bentonitas, se analizan datos del hinchamiento de agregados individuales. Posteriormente, se propone un método para superar las dificultades encontradas al implementar modelos constitutivos no lineales en ciertos softwares, derivadas de la incapacidad de éstos de tratar con relaciones implícitas entre funciones de estado. Usando las capacidades multifísicas del software de resolución de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales (multiphysics partial differential equations solvers, MPDESs), se formula un método mixto. La implementación del Barcelona Basic Model se describe para ilustrar la aplicación del método, pero no obstante éste también es de aplicación a otros modelos geomecánicos como el Barcelona Expansive Model o la formulación que se presenta en esta tesis. Finalmente, el modelo de hinchamiento libre propuesto, implementado en un MPDES, se aplica a la simulación de un ensayo de extrusión (perforation hole test), ensayado en laboratorio por B+Tech (Finlandia). Considerando los resultados obtenidos, se presenta una revisión crítica del modelo. En conjunto, la formulación propuesta ofrece un planteamiento unificado para la caracterización del comportamiento saturado y no saturado de las bentonitas y el desarrollo de procesos de hinchamiento libre, obteniendo resultados satisfactorios para reproducir los datos experimentales analizados.