MECÁNICA
DE SUELOS NO SATURADOS
La
mecánica de suelos tradicional, tal como la concibió Karl
Terzaghi en los años 30, se desarrolló sobre una hipótesis
muy conveniente como es suponer que el suelo se encuentra en uno de los
siguientes casos límite: completamente seco, o bien, completamente
saturado. Dicho de otra manera, que sus poros se encuentran rellenos de
un único fluido: aire, agua o cualquier otro. Hacerlo así
supuso una enorme simplificación para el estudio teórico
y experimental del comportamiento del suelo, que de por sí es tremendamente
complejo. Además, de cara a las aplicaciones prácticas de
la mecánica de suelos, esta hipótesis básica no supuso
una limitación importante, ya que en general es conservadora. Así,
a pesar de que a primera vista esta hipótesis aparece como muy
limitante, en realidad ha permitido que la mecánica de suelos que
podríamos llamar “tradicional”, se ha convierta en
una herramienta potente para resolver problemas prácticos que se
presentan en obras de ingeniería.
Menisco de agua capilar en el contacto entre dos granos de suelo (Alonso & Gili, 2002)
Sin
embargo, se debe reconocer que un suelo totalmente seco o saturado rara
vez se encuentra en la realidad y, lo que es más importante, que
el comportamiento de un suelo con más de un fluido en sus poros
puede diferir mucho del comportamiento saturado. Esto se debe a que los
fenómenos asociados a la tensión superficial (succión,
ascenso capilar, etc) simplemente no ocurren en un suelo saturado. Otros
fenómenos que sólo se observan en condiciones de saturación
parcial son los asociados al flujo (multifase y multiespecie) y los cambios
de estado de los fluidos (evaporación, condensación, precipitación
de sales, etc). A estos pueden agregarse el flujo de calor y las reacciones
químicas y su interacción con los otros fenómenos.
El estudio en detalle de estos fenómenos es el campo de la Mecánica
de Suelos No Saturados, y si bien para muchas aplicaciones de la geotecnia,
este estudio detallado puede obviarse sin mayores consecuencias, no es
menos cierto que en otros muchos casos sí resulta relevante. Como
ejemplos pueden citarse los problemas con suelos expansivos, el colapso
por humedecimiento, comportamiento de suelos compactados, diseño
de barreras de ingeniería, transporte de contaminantes y el comportamiento
térmico de suelos. Recientemente las aplicaciones de la Mecánica
de Suelos No Saturados se ha extendido al estudio de otros materiales
porosos tan diversos como las rocas arcillosas o las escolleras.
Degradación
de una roca arcillosa por cristalización de yeso al ser sometida
a acciones “ambientales” (flujo capilar y evaporación)