Modelación de un ensayo de corte directo en arena mediante el método de elementos discretos tridimensional

Abstract

En el presente trabajo se presenta un ensayo de corte directo sobre una arena gruesa, modelado usando el Método de Elementos Discretos tridimensionales. Esta metodología representa el suelo como un conjunto de partículas, reproduciendo su respuesta macroscópica mediante las interacciones micro-mecánicas entre partículas. El modelo DEM consistió en aproximadamente 70000 partículas perfectamente esféricas. El tamaño de las partículas es consistente con la granulometría real de la arena ensayada. Se exploraron varias metodologías con el fin de reproducir un índice de vacíos inicial similar al de laboratorio. Los resultados numéricos del modelo fueron comparados con los resultados de ensayos experimentales de una arena gruesa proveniente de etapas previas de este estudio. El objetivo fue el de reproducir precisamente la respuesta macroscópica obtenida en el ensayo de laboratorio con el modelo de elementos discretos, y estudiar el efecto de los micro-parámetros en la relación tensión-deformación, así como en la dilatación del material. Se estudió además la migración de partículas fuera del plano de corte, así como los aspectos micromecánicos ligados a la formación de la banda de corte característica de este tipo de ensayos. Los resultados muestran que, al incluir un modelo de resistencia a la rotación para simular la forma de las partículas, la respuesta en tensión puede ser reproducida adecuadamente con este método, pero la dilatancia característica de una arena densa es muy difícil de replicar.