Algoritmo para el uso de la histéresis hidráulica en modelo acoplado de suelos no saturados

Resumen

El suelo es un sistema compuesto de fases, cuando se encuentran las fases sólida, líquida y gaseosa se habla de un suelo no saturado, el cual en el interior de sus poros desarrolla una presión denominada succión, la cual va variando dependiendo de la humedad del suelo.

La relación que existe entre la succión y el grado de saturación puede verse representada a través de la Curva de Retención Agua-Suelo (SWRC), que se obtiene al medir la succión del suelo pasando de estar saturado a seco y viceversa dando trayectorias distintas. Sin embargo, el problema no termina ahí, al interior de las curvas principales pueden desarrollarse curvas secundarias en ciclos intermedios de humedecimiento y secado llamadas curvas de histéresis hidráulica.

Debido a que podrían presentarse infinitas curvas de histéresis al interior de las curvas principales de la SWRC existe la necesidad de modelar dicho comportamiento e implementarlo de una manera sencilla a un programa de cómputo para su aplicación práctica.

Lo anterior se logra a través de la programación en lenguaje ANSYS Parametric Design Language adaptando un modelo hidráulico propuesto por Zhou et al. (2012) con la diferencia de no requerir un ajuste de curva dados los puntos experimentales debido a la propia naturaleza de los parámetros definidos en dicho lenguaje.

Se valida el modelo contrastando su comportamiento con datos experimentales de las curvas de histéresis de Viaene et al. (1994) mostrando una alta correlación. Después se utilizan los datos experimentales de Galaviz-González (2016) para observar el comportamiento de las curvas secundarias.

Los resultados del modelo son satisfactorios y abren la posibilidad de implementar dicho algoritmo en un problema más complejo para analizar la evolución de los esfuerzos por succión a lo largo del tiempo debido a cambios en la succión del medio.