Este documento proporciona una guía para la práctica de laboratorio No. 3 sobre ensayos triaxiales. Explica que el ensayo triaxial mide las propiedades de resistencia al corte de los suelos sometiéndolos a diferentes esfuerzos laterales y verticales. Detalla los procedimientos para preparar y ensayar probetas de suelo, incluyendo la saturación, aplicación de presiones y medición de deformaciones. También cubre los cálculos para determinar parámetros de suelo como ángulo de fricción interna y co

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GUÍA DE PRACTICAS DE LABORATORIO
ELABORADO POR:
DOCENTE RESPONSABLE
APROBADO POR:
COORDINADOR ÁREA DE CONOCIMIENTO
FIRMA: FIRMA:
FECHA: FECHA:
CARRERA: INGENIERIA CIVIL
ASIGNATURA: INGENIERIA DE SUELOS
PROFESOR: ING. HUGO BONIFAZ

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HISTÓRICO DE MODIFICACIONES
EDICIÓN FECHA
HOJAS
AFECTADAS
CAUSA
1 JUNIO 2014 TODAS CREACIÓN DEL REGISTRO

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PRACTICA No: 3
TEMA: TRIAXIAL
NORMA: ASTM D 2850
OBJETIVO: Determinar el Ángulo de Rozamiento Interno y la Cohesión del suelo, que permitan
establecer su Resistencia al Corte, aplicando a las probetas esfuerzos verticales y laterales que
tratan de reproducir los esfuerzos a los que está sometido el suelo en condiciones naturales.
- MARCO TEÓRICO:
- El ensayo de compresión triaxial es el más usado para determinar las características de
esfuerzo-deformación y de resistencia al esfuerzo cortante de los suelos. El ensayo
consiste en aplicar esfuerzos laterales y verticales diferentes, a probetas cilíndricas de
suelo y estudiar su comportamiento.
El ensayo se realiza en una cámara de pared transparente (cámara triaxial) llena de líquido, en
la que se coloca la probeta cilíndrica de suelo que, salvo que se adopten precauciones
especiales, tiene una altura igual a dos veces su diámetro, forrada con una membrana de
caucho. Esta membrana va sujeta a un pedestal y a un cabezal sobre los que se apoyan los
extremos de la probeta.
El ensayo se divide en dos etapas:
 La primera, en la que la probeta de suelo es sometida a una presión hidrostática de fluido,
con esfuerzos verticales iguales a los horizontales. Durante esta etapa, se dice que la
probeta es "consolidada" si se permite el drenaje del fluido de los poros. Alternativamente,
si el drenaje no puede ocurrir se dice que la probeta es "no consolidada“.
 En la segunda etapa, llamada de aplicación del Esfuerzo Desviador, se incrementan los
esfuerzos verticales (desviadores) a través del pistón vertical de carga, hasta la falla. En
esta etapa el operador tiene también la opción de permitir el drenaje y por lo tanto
eliminar la presión neutra o mantener la válvula correspondiente cerrada sin drenaje. Si la
presión neutra es disipada se dice que el ensayo es "drenado", en caso contrario se dice
que el ensayo es "no drenado“.
Así los ensayos triaxiales pueden ser clasificados en:
1. No consolidados-no drenados (UU) o rápidos (Q). Se impide el drenaje durante las dos
etapas del ensayo.
2. Consolidados-no drenados (CU) o consolidados-rápidos (RC). Se permite el drenaje durante
la primera etapa solamente.
3. Consolidados-drenados (CD) o lentos (S). Se permite el drenaje durante todo el ensayo, y
no se dejan generar presiones neutras aplicando los incrementos de carga en forma
pausada durante le segunda etapa y esperando que el suelo se consolide con cada
incremento.

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La Resistencia al Esfuerzo Cortante de un suelo (τf ), en función de los esfuerzos totales, se
determina usando la Ley de Coulomb:
τf = c + σ tan φ
Generalmente cada prueba se realiza con tres o cinco probetas de la misma muestra de suelo,
bajo esfuerzos confinantes distintos. La representación de los resultados en el diagrama de
Mohr está constituida por una serie de círculos, cuya envolvente permite obtener los
parámetros del suelo estudiado en el intervalo de esfuerzos considerado.
- PARTE EXPERIMENTAL:
- MATERIALES, EQUIPOS E INSUMOS .
Materiales y equipos cantidad insumos cantidad
Cámara triaxial
Máquina de compresión
triaxial
Membrana de caucho
Molde metálico
Compresor de aire
Bomba de vacío
Balanza de precisión,
aproximación 0,1 gr
Calibrador
Aro-sello de caucho
Tallador de muetsras,
cuchillas y sierras
Equipo para determinar
contenido de humedad
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

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- PROCEDIMIENTO
 El suelo a utilizarse se prefiere que sea inalterado, en cuyo caso se debe tallar por lo
menos tres especimenes cilíndricos, teniendo muy en cuenta su estratificación y
evitando destruir la estructura original del suelo.
Si la muestra es alterada, se procede a preparar los especimenes compactándose la
muestra con una determinada energía, de acuerdo con las condiciones técnicas
impartidas.
Las dimensiones de los especimenes dependen del tamaño de la máquina triaxial a
emplearse; debiendo tomar en cuenta que la altura de la muestra debe ser el doble del
diámetro, (Se toman las medidas de los especimenes preparados).
 El momento de preparar los especimenes se debe tomar muestra para determinar el
contenido de humedad.
 Pesamos el primer espécimen y lo colocamos en la base de la cámara triaxial, utilizando
una piedra porosa entre la muestra y dicha base.
 Colocamos la membrana de caucho en el espécimen, utilizando un aparato especial
para ello.
 Colocamos la cabeza de plástico usando una piedra porosa entre la cabeza y el
espécimen.
 Aseguramos la membrana con ligas tanto en la parte superior como en la inferior.
 En el caso de realizar en ensayo triaxial en un triaxial Soiltest, conectamos la cabeza de
plástico en el tubo espiral que sale de la base y que se utiliza para el drenaje de la
muestra.
 Colocamos la cámara con su tapa, asegurándonos que estén bien colocados los
empaques y seguidamente apretamos los tornillos que sujetan la cámara
uniformemente.
 Introducimos el pistón en el hueco de la cabeza de plástico.
 Centramos el brazo de carga con el pistón y colocamos el dial de las deformaciones en
cero.
 Si la muestra no se encuentra saturada, será necesario saturarla, salvo introducciones
contrarias al respecto, para lo cual abrimos las válvulas de saturación permitiendo que
el agua fluya desde la base a través de la muestra.
 Aplicamos presión al tanque de almacenamiento de la glicerina o agua y luego abrimos
las válvulas que permiten el paso de la glicerina o agua a la cámara; la presión lateral
introducida serán las indicadas anteriormente.
 En estas condiciones aplicamos el tipo de triaxial solicitado; llegando en cualquier caso
a aplicar la carga hasta romper la muestra; anotándose las lecturas de las
deformaciones axiales y de la carga aplicada.
 Una ves terminado el ensayo se reduce la presión y se devuelve la glicerina o agua al
tanque de almacenamiento, se seca la cámara y luego a la muestra con mucho cuidado
con el objeto de graficar la fractura y además determinar la humedad.
 Todo este proceso lo repetimos con los demás especimenes, utilizando presiones
laterales diferentes.

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- CÁLCULOS
 Se determina el área representativa inicial de la probeta (ao) mediante la siguiente
expresión:
Donde:
As = Área superior, calculada con el diámetro superior promedio
Am = Área media, calculada con el diámetro medio promedio
Ai = Área inferior, calculada con el diámetro inferior promedio
 El volumen de la probeta (V), se determina de la siguiente manera:
V = Ao * h
 Los pesos específicos húmedo y seco, se calculan mediante las siguientes
expresiones:
 Las deformaciones para cada lectura del dial de cargas, se obtienen durante el
ensayo.
 La deformación unitaria se calcula mediante la expresión que se muestra
continuación:
 Las cargas aplicadas se calculan multiplicando cada una de las lecturas del dial de
cargas, por el factor de calibración del anillo.
 Se determina el área corregida de la probeta (Ac), para cada lectura de
deformación, de la siguiente manera:
 El esfuerzo desviador (Δσ) para cada lectura de deformación, es el siguiente:
6
*4 ims
o
AAA
A


V
W
h 
h
h
s
%1



 
 
 
100*%
mmh
mmh



1
o
c
A
A
 
cA
P
 31 

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Deformación de una Probeta Cilindríca
 La deformación Axial será:
 La deformación Radial semilarmente será:
 Y la deformación Volumétrica será:
Donde
 De manera similar la deformación de corte puede ser definida como:
Gráficos
 Con los resultados obtenidos y codificados, se construye, para cada esfuerzo
confinante (σ3), una gráfica a escala aritmética; ubicando, en las abscisas las
deformaciones unitarias (ε), en porcentaje, y en las ordenadas el esfuerzo
desviador (Δσ), en Kg/cm2 .
La gráfica permite determinar el Esfuerzo Desviador de falla (Δσ) para cada
esfuerzo confinante (σ3), aplicado a la probeta.
o
o
L
LL
OriginalLongitud
LongituddeCambio 
1
o
o
R
RR
OriginalRadio
RadioelenCambio 
3
o
o
V
VV
OriginalVolúmen
VolúmenelenCambio
v


31 *2  v
2
31 




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 Con los esfuerzos desviadores de falla, correspondientes a cada esfuerzo confinante
(σ3), se determina (σ) y se obtiene el centro y radio de los correspondientes
círculos de Mohr, mediante las siguientes expresiones:
Trazar los Círculos de Mohr, para ello, elegir una escala de esfuerzos. A partir del origen
y sobre el eje de las abscisas, llevar el valor del esfuerzo confinante (σ3), y desde este
punto marcar el valor del esfuerzo desviador de falla (σ1 - σ3); este valor es el diámetro del
círculo; por lo tanto, con centro en el punto medio del segmento así determinado, trazar el
semicírculo correspondiente.
 Una vez trazados los semicírculos del estado de esfuerzos de falla de todas las
probetas ensayadas, dibujar la envolvente que mejor se ajuste a ellos, esta recibe el
nombre de Línea de Resistencia Intrínseca o Envolvente de Mohr y representa
aproximadamente, la variación de la resistencia al esfuerzo cortante en función de
los esfuerzos normales aplicados.
 El Ángulo de Fricción Interna del suelo (φ), es el que forma la envolvente con la
horizontal (abscisas) y se determina en la gráfica por la pendiente de la envolvente.
El valor de la cohesión (c), está dado por la ordenada al origen de dicha envolvente,
medida a la misma escala con que se trazaron los círculos.
Circulos de Mohr
Ejemplo
1. Con los siguientes datos obtenidos en un ensayo triaxial se pide calcular el ángulo
de rozamiento interno y la cohesión del suelo.
Datos:
Cálculos realizados:
f  31
2
31  
Centro
2
31  
Radio
Envolvente de Mohr

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ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-ene-79 PROCESO: 1
Ds= 3,5 cm LEC. DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM
A.
CORREG. ESF. DESV.
Dm= 3,5 cm mm Cm (10-3
)mm Kg UNITARIA cm2
Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0 0 0 0 0 9,6211 0
Dp= 3,5 cm 0,1 0,01 10 0,926 0,0014 9,6349 0,096
Ho= 7 cm 0,25 0,025 20 1,852 0,0036 9,6556 0,192
Ao= 9,62 cm2
0,5 0,05 35 3,241 0,0071 9,6903 0,334
Vo= 67,35 cm3
0,75 0,075 49 4,538 0,0107 9,7253 0,467
W= 113,55 g 1 0,1 60 5,557 0,0143 9,7606 0,569
γh= 1,686 g/cm3
1,25 0,125 71 6,575 0,0179 9,7961 0,671
γs= 0,881 g/cm3
1,5 0,15 86 7,964 0,0214 9,8318 0,81
σ3= 0 Kg/cm2
1,75 0,175 103 9,539 0,025 9,8678 0,967
Cte.= 92,61 Kg/cm 2 0,2 90 8,335 0,0286 9,9041 0,842
2,25 0,225 81 7,501 0,0321 9,9406 0,755
2,5 0,25 69 6,39 0,0357 9,9775 0,64
MÁXIMO 0,967
FALLA: FORMULARIO:
CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE
CAPSULA 257
PESO DE CAPSULA 14
PESO DE CAP+S.
HUM 58,65
PESO DE CAP+ S.
SECO 37,34
CONTENIDO DE
HUMEDAD 91,3
CONTENIDO
MEDIO DE H. 91,3
..
..
CORREGA
A
DESVESF 
oH
DEF
UNITDEF
.
.. 
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o


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ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-ene-79
PROCESO:
2
Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG.
ESF.
DESV.
Dm= 3,5 cm mm cm (10-3
)mm Kg UNITARIA cm2
Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0 0 0 0 0 9,6212 0
Dp= 3,5 cm 0,1 0,01 24 2,223 0,0014 9,6347 0,231
Ho= 7 cm 0,25 0,025 59 5,464 0,0036 9,655 0,566
Ao= 9,62 cm2
0,5 0,05 104 9,631 0,0071 9,69 0,994
Vo= 67,35 cm3
0,75 0,075 129 11,947 0,0107 9,7253 1,228
W= 112,9 g 1 0,1 153 14,169 0,0143 9,7608 1,452
γh= 1,676 g/cm3
1,25 0,125 165 15,281 0,0178 9,7956 1,56
γs= 0,876 g/cm3
1,5 0,15 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658
σ3= 1 Kg/cm2
1,75 0,175 183 16,948 0,025 9,8679 1,717
Cte.= 92,61 Kg/cm 2 0,2 185 17,133 0,0286 9,9045 1,73
2,25 0,225 186 17,225 0,0321 9,9403 1,733
2,5 0,25 187 17,318 0,0357 9,9774 1,736
3 0,3 189 17,503 0,0429 10,0525 1,741
4 0,4 197 18,244 0,0571 10,2038 1,788
5 0,5 195 18,059 0,0714 10,361 1,743
MÁXIMO 1,788
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 261
PESO DE CAPSULA 14,29
PESO DE CAP+S. HUM 66,43
PESO DE CAP+ S. SECO 41,55
CONTENIDO DE HUMEDAD 91,27
CONTENIDO MEDIO DE H. 91,27
.CORREG.A
A
.DESV.ESF 
oH
DEF
UNITDEF
.
.. 
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o


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ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-ene-79 PROCESO: 3
Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF.DESV.
Dm= 3,5 cm mm cm (10-3
)mm Kg UNITARIA cm2
Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0 0 0 0 0 9,6212 0
Dp= 3,5 cm 0,1 0,01 27 2,5 0,0014 9,6347 0,259
Ho= 7 cm 0,25 0,025 54 5 0,0036 9,655 0,518
Ao= 9,62 cm2
0,5 0,05 90 8,335 0,0071 9,69 0,86
Vo= 67,35 cm3
0,75 0,075 115 10,65 0,0107 9,7253 1,095
W= 112,75 g 1 0,1 137 12,688 0,0143 9,7608 1,3
γh= 1,674 g/cm3
1,25 0,125 157 14,54 0,0178 9,7956 1,484
γs= 0,875 g/cm3
1,5 0,15 176 16,299 0,0214 9,8316 1,658
σ3= 2 Kg/cm2
1,75 0,175 187 17,318 0,025 9,8679 1,755
Cte.= 92,61 Kg/cm 2 0,2 205 18,985 0,0286 9,9045 1,917
2,25 0,225 215 19,911 0,0321 9,9403 2,003
2,5 0,25 228 21,115 0,0357 9,9774 2,116
3 0,3 244 22,597 0,0429 10,0525 2,248
4 0,4 276 25,56 0,0571 10,2038 2,505
5 0,5 287 26,579 0,0714 10,361 2,565
6 0,6 314 29,08 0,0857 10,523 2.763
7 0,7 325 30,098 0,1 10,6902 2,815
8 0,8 334 30,932 0,1143 10,8628 2,848
9 0,9 333 30,839 0,1286 10,0411 2,793
10 1 331 30,654 0,1429 11,2253 2,731
MÁXIMO 2,848
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 253
PESO DE CAPSULA 14,43
PESO DE CAP+S. HUM 63,37
PESO DE CAP+ S. SECO 40
CONTENIDO DE HUMEDAD 91,4
CONTENIDO MEDIO DE H. 91,4
.CORREG.A
A
.DESV.ESF 
oH
DEF
UNITDEF
.
.. 
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o


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ENSAYO TRIAXIAL
FECHA: 12-ene-79 PROCESO: 4
Ds= 3,5 cm LEC.DEF. DEFORM. LEC.DIAL CARGA DEFORM. A.CORREG. ESF.DESV.
Dm= 3,5 cm mm cm (10-3
)mm Kg UNITARIA cm2
Kg/cm2
Di= 3,5 cm 0 0 0 0 0 9,6212 0
Dp= 3,5 cm 0,1 0,01 26 2,408 0,0014 9,6347 0,25
Ho= 7 cm 0,25 0,025 64 5,927 0,0036 9,655 0,614
Ao= 9,62 cm2
0,5 0,05 102 9,446 0,0071 9,69 0,975
Vo= 67,35 cm3
0,75 0,075 124 11,484 0,0107 9,7253 1,181
W= 112,4 g 1 0,1 162 15,003 0,0143 9,7608 1,537
γh= 1,669 g/cm3
1,25 0,125 188 17,411 0,0178 9,7956 1,777
γs= 0,871 g/cm3
1,5 0,15 211 19,541 0,0214 9,8316 1,988
σ3= 3 Kg/cm2
1,75 0,175 228 21,115 0,025 9,8679 2,14
Cte.= 92,61 Kg/cm 2 0,2 244 22,597 0,0286 9,9045 2,281
2,25 0,225 265 24,542 0,0321 9,9403 2,469
2,5 0,25 280 25,931 0,0357 9,9774 2,599
3 0,3 307 28,431 0,0429 10,0525 2,828
4 0,4 350 32,414 0,0571 10,2038 3,177
5 0,5 388 35,933 0,0714 10,361 3,468
6 0,6 418 38,711 0,0857 10,523 3,679
7 0,7 443 41,026 0,1 10,6902 3,838
8 0,8 464 42,971 0,1143 10,8628 3,956
9 0,9 476 44,082 0,1286 10,0411 3,993
10 1 478 44,268 0,1429 11,2253 3,944
11 1.100 473 43.805 0.1571 114.144 3.838
12 1,2 475 43,99 0,1714 11,6114 3,789
14 1,4 474 43,897 0,2 12,0265 3,614
MÁXIMO 3,993
FALLA: FORMULARIO: CONTENIDO DE HUMEDAD
NUMERO DE CAPSULA 254
PESO DE CAPSULA 14,46
PESO DE CAP+S. HUM 75,4
PESO DE CAP+ S. SECO 46,28
CONTENIDO DE
HUMEDAD
91,51
CONTENIDO MEDIO DE
H.
91,51
.CORREG.A
A
.DESV.ESF 
oH
DEF
UNITDEF
.
.. 
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o


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Los cálculos respectivos fueron realizados de acuerdo a la Teoría presentada
anteriormente, que se resume a continuación:
Con los datos de Esfuerzo Desviador y Deformación Unitaria, se procede a trazar la curva
Esfuerzo vs. Deformación para cada probeta, como se muestra a continuación:
6
*4 ims
o
AAA
A


ooo HAV *
oH
DEF
UNITDEF
.
.. 
h
h
s
%1



V
W
h 
.UNIT.DEF
A
.CORREG.A o

..
..
CORREGA
A
DESVESF 
Esfuerzo - Deformación
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25
Deformación Unitaria
Esf.Desv.(Kg/cm2
)

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CONSTRUCCIÓN
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Entonces se obtiene el valor del Esfuerzo Máximo de Rotura, que nos permitirá graficar los
Círculos de Morh para cada probeta y determinar φ y c como se muestra a continuación:
Círculos de Mohr
Φ=20°31’
c=0.225
Finalmente se muestran una tabla que contiene los datos de c y φ y además el resto de
valores deducidos del gráfico como son el Esfuerzo Normal y el Esfuerzo Tangencial:
CARACTERÍSTICAS DEL
ENSAYO
DATOS DEDUCIDOS
Ensayo
N°
Presión
Lateral
Tensión
Desv.
Presión
Rotura
Cohesión
Tg φ φ
Esfuerzo
Normal
Esfuerzo
Tangencial
Kg./cm2
Kg./cm2
Kg./cm2
c Kg./cm2
Kg./cm2
1 0 0.967 0.967 0.225 0.365 20°31’ 0.33 0.35
2 1 1.788 1.788 0.225 0.365 20°31’ 1.55 0.82
3 2 2.848 2.848 0.225 0.365 20°31’ 2.87 1.325
4 3 3.993 3.993 0.225 0.365 20°31’ 4.25 1.85

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