- un esfuerzo cortante (t ), debido a la aplicación de la carga horizontal.
 
 

- Ensayo consolidado no drenado (CU). En este ensayo se permite que la muestra drene ó se consolide durante la aplicación de la carga vertical, de modo que en el momento de aplicar el esfuerzo de corte las presiones instersticiales sean nulas, pero no durante la aplicación del esfuerzo cortante. La tensión de corte es rápida para que la presión de poros no pueda disiparse en el transcurso del ensayo. Estos ensayos no se usan en suelos permeables y es necesario medir el movimiento vertical durante la consolidación (drenaje) para saber cuando se ha producido por completo. Por lo tanto, la ecuación de Coulomb se transforma en:

t = c_cu + s * Tg ( f_cu ) = c_cu + ( s + m ) * Tg (f_cu)

- Ensayo consolidado drenado (CD). La velocidad de corte es lenta, se permite el drenaje de la muestra durante todo el ensayo siendo las presiones instersticiales nulas durante la aplicación del esfuerzo cortante (m =0), esto implica que: s =s ?, c=c?, f =f ?.
 
 

- Ensayos de deformación controlada. La mitad móvil de la caja se desplaza a una velocidad determinada; los esfuerzos horizontales se van midiendo con un anillo dinamométrico conectado en serie con la fuerza horizontal (figura 3.5.).

El ensayo se aplica en depósitos cohesivos blandos donde la perturbación es crítica. Consiste en insertar una veleta dentro del suelo y aplicar una torsión. La resistencia al corte sin drenar (t_u) se puede calcular mediante la siguiente expresión:

t_u = 4 * T / p * ( 2 * d² * h + a * d³ ) ( kgs/cm² )

donde:

T = torsión aplicada (kgs*cm)

d = diámetro de la veleta (5 a 15 cms.)

h = longitud de la veleta (10 a 22,5 cms.)

Diversas investigaciones señalan que a cierta profundidad, dependiendo de la calidad del muestreo, existe una coincidencia aceptable entre los valores de resistencia sin drenaje dados por la fórmula y la mitad de la resistencia a la compresión simple de muestras inalteradas ensayadas en laboratorio. Para profundidades mayores la resistencia con veleta es mayor, debido a la dificultad de la toma de muestras.

En los aparatos de corte simple (figura 3.8.), se coloca la muestra cilíndrica dentro de una membrana de goma, reforzada con un espiral de hilo de constantán (aleación de cobre y níquel). La muestra se somete a una deformación de corte simple (figura 3.9.) donde los planos principales de tensiones y deformaciones rotarán en la medida en que cambie el estado de tensiones. Durante el ensayo las tensiones y las deformaciones, serán las mismas sobre cualquier plano horizontal. Además se elimina el roce con las paredes al aplicar el esfuerzo vertical.

Durante la fase de consolidación, la tensión principal mayor es igual a la presión de consolidación vertical (s_v) y la tensión principal menor es igual a la tensión horizontal (s_h) que corresponde al valor de s_h = Ko*s_v. Debido a un incremento en las tensiones de corte en el plano horizontal, las que provocan una rotación en la dirección de las tensiones principales y cambio en la magnitud, las condiciones de tensiones son desconocidas y están limitadas a considerar las tensiones de corte (t_xy) y las tensiones normales (s_y) en el plano horizontal. Se supone que la probeta se rompe cuando la resistencia al corte en este plano alcanza un valor máximo, independiente de que se haya producido una resistencia al corte mayor en otro plano.

En algunos laboratorios existe un aparato de corte gigante, donde las dimensiones de la caja de corte son de 60*60 cm. y 40 cm. de alto. Esta caja es capaz de recibir materiales de tamaño máximo de 2,5".

El funcionamiento de este equipo es similar al convencional, con la diferencia que las fuerzas, verticales y horizontales, son aplicadas mediante gatos mecánicos insertos en un marco metálico. Es necesario el empleo de estos gatos, para poder alcanzar las tensiones de corte y tensiones verticales superiores a 7 kgs/cm², para obtener la compacidad y el ángulo de fricción interna de los materiales ensayados.

La fuerza vertical es aplicada sobre una placa metálica de sección cuadrada, que descansa sobre el material depositado en la caja. Una vez aplicada esta fuerza, se procede a cargar horizontalmente la caja inferior, la que puede deslizar sobre polines. La caja superior se mantiene fija y en ella se mide la fuerza de corte que se induce a la muestra de suelo en la superficie de falla, utilizando una celda de carga provista de un registro electrónico.

Estos ensayos muestran dificultades en calcular los parámetros de resistencia al corte, debido principalmente a que el marco metálico es una estructura muy rígida ya que la fuerza es aplicada mediante un gato mecánico, lo que tiene como consecuencia la variación del esfuerzo normal durante el transcurso del ensayo.

Como se sabe, en un ensayo de corte convencional el ángulo de fricción interna de un suelo granular se puede obtener como la arcotangente de la razón entre el valor máximo que alcanza el esfuerzo de corte y el esfuerzo normal, el que permanece constante durante el ensayo. En el ensayo de corte directo gigante, en principio, el parámetro se determina análogamente, pero el valor máximo que alcanza el esfuerzo de corte no necesariamente es el mayor esfuerzo de corte y la tensión normal no permanece constante durante el ensayo. Por este motivo se optó por calcular la máxima razón entre el esfuerzo de corte y el esfuerzo normal.

Se ha podido comprobar en numerosos ensayos, que el equipo de corte gigante permite obtener resultados confiables en suelos granulares gruesos, quedando excluída la posibilidad de ensayar suelos cohesivos o de hacerlo en condiciones saturadas.

Ensayo de corte in situ. Estos ensayos son análogos a los de corte directo en laboratorio y su aplicación hoy se extiende tanto a suelos como a rocas. Básicamente consisten en tallar bloques generalmente dentro de calicatas de reconocimiento, en su base o paredes, lo que induce el plano de falla del bloque (figura 3.10.). Este tipo de ensayos es de interés en todos aquellos casos en que la toma de muestras o el tallado de éstas sea difícil, como sucede en suelos con proporción importante de piedras, o en suelos residuales, en los que existen con frecuencia trozos de roca semi-descompuesta.

El bloque se rodea con un marco metálico, el cual se une al bloque con mortero de cemento. El gato hidraúlico que aplicará la fuerza horizontal, por lo general, se ancla a las paredes del pozo con hormigón. La presión vertical también es aplicada con un gato hidráulico.

Se deben medir los movimientos de las cuatro esquinas de la cara superior del bloque en dirección vertical como horizontal. Las cargas generalmente se miden con un anillo dinamométrico o mediante células de presión y se aplican en forma similar al ensayo de corte directo convencional, es decir, primero la fuerza vertical de confinamiento y luego la fuerza horizontal, que provoca el esfuerzo cortante.

Las dimensiones del bloque oscilan entre 40*40 cm. y 100*100 cm., aunque se han ensayado muestras de hasta 400*400 cm. Una variante del ensayo de corte típico, es el ensayo con saturación previa empleado usualmente en obras hidráulicas.Para esto, se aplica agua a presión que disuelve el aire incluído en el bloque.

En arcillas fisuradas se realiza ensayo de corte in situ sin drenaje con el objeto de ensayar bloques de tamaño adecuado, aplicando una carga normal a la muestra (aunque esté saturada) para cerrar las fisuras. En este tipo de suelos se ha visto que la resistencia en planos horizontales es menor a la obtenida en muestras de menor tamaño en laboratorio, siendo la diferencia de tamaño la causa principal, lo que se interpreta como que las muestras pequeñas vienen de trozos intactos no afectados por las fisuras, por lo tanto presentan una mayor resistencia.