Modelo para la evaluación del comportamiento mecánico del suelo mediante ensayos triaxiales, utilizando Python en aplicaciones geotécnicas

Abstract

El estudio titulado “Modelo para la Evaluación del Comportamiento Mecánico del Suelo Mediante Ensayos Triaxiales, Utilizando Python en Aplicaciones Geotécnicas” tiene como finalidad analizar la respuesta mecánica del suelo. Para lograrlo, se desarrolló un modelo computacional basado en Python, diseñado específicamente para procesar los datos provenientes de pruebas triaxiales, con aplicaciones en ingeniería geotécnica. La investigación aborda la necesidad de herramientas precisas para evaluar suelos en proyectos de construcción, como cimentaciones y estabilidad de taludes, integrando análisis experimental y numérico. El enfoque consistió en realizar ensayos triaxiales estáticos en 20 muestras de suelo (10 superficiales y 10 profundas), analizando las etapas de saturación, consolidación y corte. Se emplearon técnicas de laboratorio para recolectar datos, procesados mediante códigos Python que implementan modelos como Mohr-Coulomb, Cambridge (CAM), MIT, Drucker-Prager y Cam-Clay. Los análisis incluyeron parámetros geomecánicos clave (cohesión, ángulo de fricción, esfuerzo desviador, módulo de elasticidad) y se validaron con pruebas estadísticas como Kolmogorov-Smirnov y Mann-Whitney U. Se desarrollaron scripts Python específicos para cada etapa (saturación.py, consolidación.py, corte.py, entre otros), generando visualizaciones como trayectorias de esfuerzos, envolventes de falla y gráficas p'-q. Los resultados muestran diferencias significativas entre suelos superficiales y profundos. Los suelos superficiales exhibieron valores de esfuerzo desviador y deformación unitaria bajo confinamientos de 30 a 120 kPa, mientras que los profundos soportaron 100 a 400 kPa. Los análisis de Mohr-Coulomb y Cam-Clay indicaron alta resistencia al corte y consolidación variable, con factores de seguridad diferenciados por estrato. Las trayectorias de esfuerzos (CAM y MIT) y los análisis elásticos confirmaron la robustez del modelo, destacando su aplicabilidad en estabilidad de taludes y diseño de cimentaciones. La integración de factores geomecánicos (capacidad portante, poroelasticidad, fluencia) demostró que el modelo Python mejora la precisión frente a métodos tradicionales, apoyando decisiones geotécnicas.