Abstract Dam B1 was approximately 85 m high and 700 m long along the crown when it suddenly failed in 25th of January, after 41 years of operations and deposition of tailings at the Paraopeba mining complex (Côrrego de Feijão), in Minas Gerais, Brazil. More than 250 people died and vast economic, social and environmental damages resulted from the collapse. Given the need to geotechnically characterise the tailings within the dam for a credible computational model of the failure, an extensive sampling and laboratory testing campaign took place. The geotechnical laboratory of the Civil Engineering Department at the Faculty of Engineering of the University of Porto (Portugal) was invited by CIMNE, under a contract with VALE, with MPF agreement, to conduct this program. This paper will present a description of the sampling campaigns in the remaining post-mortem dam/reservoir tailings were the failure instability mechanics developed and the experimental program undertaken to test the tailings in advanced laboratory tests. The results that embrace evaluations of the physical, hydraulic and mechanical properties, deduced from integral samples selectively collected and prepared as described, which allowed to define the geotechnical parameters necessary for the referred analyses are here resumed.

ABSTRACT This paper presents an experimental study, which compares the effect of the sensitivity against the cementation in the recovering of the stress-strain properties in clayey soils from "Sabana de Bogotá". The work methodology included three phases: (i) extraction of samples; (ii) properties assessment of the undisturbed samples; and (ii) stabilization and analysis of the resistance of the stabilized samples with cemented materials. An experimental plan, which included physical and mechanical tests, was developed. The plan had an emphasis on the assessment of the undrained shear strength and the elastic modulus through unconfined compression tests. The samples were compacted and stabilized with the addition of two solid chemical products, calcium carbonate and iron oxide. Results between natural, remoulded and stabilized were compared by means of statistical methods. Therefore, it was found that the use of iron oxide in this kind of soil allows obtaining stress-strain parameters close to the undisturbed state after the compaction process.

RESUMEN En este artículo se presenta un estudio experimental que compara el efecto de la sensitividad contra el de la cementación, en la recuperación de las propiedades esfuerzo deformación en suelos arcillosos de la Sabana de Bogotá. La metodología de trabajo incluyó tres fases: (i) extracción de muestras; (ii) evaluación de las propiedades de los suelos en estado inalterado; y (iii) estabilización y análisis de resistencia de dichas muestras modificados materiales cementantes. Las muestras de suelo fueron tomadas en el municipio de Madrid (Cundinamarca, Colombia). Se desarrolló un plan experimental que incluyó ensayos de caracterización física y mecánica. En dicho plan se hizo énfasis en la evaluación de la resistencia al corte no drenada y los parámetros elásticos mediante ensayos de compresión inconfinada. Los suelos fueron compactados y estabilizados mediante la adición de dos productos químicos sólidos, carbonato de calcio y óxido de hierro. Los resultados entre las muestras naturales, remoldeadas y mejoradas fueron comparados mediante técnicas de análisis estadístico. De esta manera, se encontró que la implementación del óxido de hierro en este tipo de suelos permite obtener parámetros esfuerzo-deformación cercanos a los del estado inalterado después del proceso de remoldeo.

Resumen Este artículo evalúa en laboratorio las propiedades físicas y reológicas del Cemento Asfáltico (CA) modificado por vía húmeda con diferentes contenidos de caucho (C) proveniente de botas militares usadas. Se realizaron ensayos de laboratorio de penetración, punto de ablandamiento, ductilidad, viscosidad, envejecimiento a corto plazo y determinación de los parámetros reológicos en el reómetro de corte dinámico DSR para la evaluación del CA modificado. Además, se evaluó el desempeño mecánico de una mezcla asfáltica densa convencional (control) y de tres mezclas asfálticas densas con cemento asfáltico modificado con diferentes contenidos de caucho adicionado por vía húmeda, mediante de ensayos de carga monotónica (estabilidad Marshall) y dinámicos (módulo dinámico). La evaluación física y reológica del CA modificado con C indica un aumento significativo de la rigidez en función del contenido de C. Las mezclas asfálticas de estudio, en referencia a la mezcla de control, presentaron el mismo contenido óptimo de asfalto y un aumento de la rigidez Marshall y módulo dinámico. Por lo tanto, se encontró que la adición de caucho de botas militares usadas en el cemento asfáltico y posteriormente en la mezcla, puede considerarse viable desde el punto de vista técnico y ambiental, debido al mejoramiento en las propiedades mecánicas de dichos materiales y por permitir una forma de disposición final correcta del caucho.

Abstract This article evaluates in the laboratory the physical and rheological properties of the modified asphalt cement (AC) with different contents of rubber (R) from used military boots. For the evaluation of the modified AC, laboratory tests of penetration, softening point, ductility, viscosity, short-term aging and determination of the rheological parameters in the DSR dynamic shearing rheometer were performed. Besides, the mechanical performance of a conventional asphaltic dense mixture (control) and three dense asphalt mixtures with modified asphalt cement with different rubber contents, wet-added, was evaluated by means of monotonic load tests (Marshall Stability) and dynamic (dynamic modulus). The physical and rheological evaluation of the AC modified with R indicates a significant increase in stiffness as a function of the R content. The asphalt mixtures studied, in reference to the control mixture, presented the same optimum content of asphalt and an increasing in the Marshall stiffness and dynamic modulus. Therefore, it was found that the addition of rubber from military boots used in the asphalt cement and later in the mixture, can be considered viable from the technical and environmental point of view, due to the improvement in the mechanical properties of these materials and to allow a form of correct final disposal of the rubber.

RESUMEN La fluctuación del nivel freático induce cambios en la presión de poros del suelo. Sin embargo, esta variación no se contempla en construcciones subterráneas. Este documento explora la aplicación de un método estadístico para evaluar la variación del nivel freático en diseños geotécnicos. La metodología incluyó: (i) recolección de datos, (ii) formulación estadística y (iii) análisis estadístico de datos. Se recopiló información de los estudios técnicos del proyecto "Metro de Bogotá". Se seleccionaron cuatro sondeos que abarcan 160 m, aproximadamente, donde se construirá la estación 1 o de Mayo, al sur de la ciudad. Se utilizaron lecturas de nivel freático reportadas por varios piezómetros, durante 30 días y la variabilidad de los datos se evaluó utilizando el método estadístico multivariado: análisis de perfiles de medidas repetidas. Los resultados presentan un procedimiento para estimar la fluctuación del nivel freático durante un período corto de monitoreo. Se concluyó que el análisis de perfiles de medidas repetidas permite estimar la variación del nivel freático bajo un nivel de significancia 1- α.

ABSTRACT Fluctuation of groundwater level induces changes in pore-water pressure of soil. However, this variation is not considered for underground constructions. This article explores the application of a statistical method to evaluate the groundwater level variation in geotechnical designs. The methodology included: (i) data collection, (ii) statistic formulation, and (iii) statistic data analysis. We collected information from the technical studies of the project "Metro de Bogotá", and selected four boreholes spanning 160 m, approximately, where the 1o de Mayo metro station will be built, in the south of the city. We used groundwater level readings reported by different piezometers for 30 days and data variance was assessed using a multivariate statistical method: analysis of repeated measures profiles. Results present a procedure to estimate the groundwater level fluctuation during a short monitoring period. We concluded that the analysis of repeated measures profiles allows estimating the groundwater level variation under a significance level 1-α.

Resumen El objetivo de este artículo es presentar un estudio de confiabilidad de los parámetros de consolidación de un suelo arcilloso de la Sabana de Bogotá. La metodología de trabajo comprendió la extracción de muestras de arcillas inalteradas y la ejecución de un plan experimental de laboratorio que incluyó treinta ensayos edométricos. Además, se estimaron las distribuciones de probabilidad de los parámetros de consolidación del suelo de la Sabana de Bogotá. Los resultados permitieron obtener la variabilidad de las propiedades de compresibilidad de dichos materiales. Por otra par- te, se realizaron simulaciones de Monte Carlo para estimar las curvas de confiabilidad de asentamientos. Se encontró que la magnitud de los asentamientos en los suelos arcillosos de la Sabana de Bogotá se ven afectados por la variabilidad espacial de las propiedades de compresibilidad de este tipo de suelo.

Abstract The aim of this paper is to present a reliability study of the consolidation parameters of a clayed soil from the “Sabana de Bogotá” sector. The work methodology included the extraction of clay undisturbed samples and the development of an experimental plan in the laboratory, which included thirty oedometric tests. In addition, the probability distributions of the consolidation parameters for the “Sabana de Bogotá” soil were estimated. Results allowed obtaining the variability of the compressibility properties of such materials. Otherwise, Monte Carlo simulations were performed in order to estimate settlement reliability curves. It was found that the settlement magnitude in the “Sabana de Bogotá” clayed soils is affected by the spatial variability of the compressibility properties of this kind of soil.

Resumen En este artículo se presentan los resultados de setenta y dos ensayos de columna resonante desarrollados en dos tipos de materiales provenientes de los depósitos de estériles de las minas de Riotinto (Huelva-España). La metodología de ensayo incorporó diferentes condiciones de presión efectiva de consolidación y nivel de excitación torsional. El equipo utilizado para la ejecución de las pruebas fue una columna resonante de base fija y extremo superior libre. Las presiones efectivas de consolidación se establecieron dentro de un rango variable entre 50 - 300 kPa y las excitaciones torsionales fueron iguales a 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 y 0.8 V. Se encontró que dichas combinaciones de ensayo conducen a deformaciones angulares que varían entre 0.003% y 0.148%. Los resultados indican que es posible establecer funciones empíricas sencillas del módulo de rigidez como una función de la deformación angular y de la presión efectiva de consolidación.

Abstract This article presents the results of seventy-two resonant column tests performed in two types of materials from the waste deposits of the Riotinto mines (Huelva - Spain). Methodology test included different conditions of effective consolidation pressure and torsional excitation level. The equipment used was a fixed-free resonant-column system. The effective consolidation pressures were established within a range between 50 - 300 kPa and the torsional excitations were equal to 0.025, 0.05, 0.1, 0.2, 0.4 and 0.8 V. It was found that such test combinations lead to angular deformations between 0.003% and 0.148%. The results indicate that it is possible to establish simple empirical functions of the stiffness module as a function of the angular deformation and the effective consolidation pressure.

Resumen Este documento presenta un modelo físico novedoso que permite medir la conductividad hidráulica en materiales granulares saturados. Una innovación en la ubicación de los piezómetros del dispositivo permite que este se use para evaluar la permeabilidad de los suelos estratificados tanto para flujos paralelos como perpendiculares. La construcción de la sección cuadrada del modelo facilita la compactación del suelo. La metodología de diseño tuvo en cuenta aspectos de construcción, calibración e implementación. Se midieron los coeficientes de permeabilidad en direcciones paralelas y perpendiculares a la estratificación del suelo. Además, se realizó la prueba-t de Student para la relación de los resultados experimentales y correlaciones numéricas existentes. El análisis de resultados muestra que el modelo físico puede replicar el fenómeno de filtración de agua a través de suelos granulares estratificados como sucede en campo. Por otra parte, se encontró que es posible validar el procedimiento de calibración experimental mediante técnicas estadísticas.

Abstract This paper introduces a novel physical model for measuring the hydraulic conductivity of granular materials in saturated conditions. An innovation in the location of the device’s piezometers allows the device to be used to assess the permeability of layered soils for both parallel and perpendicular flows. The model’s square section construction makes soil compaction easy. Design methodology took issues of construction, calibration and implementation into account. Permeability coefficients in directions parallel and perpendicular to soil stratification were measured, and Student’s t-test was performed for the relation of experimental results and existing numerical correlations. Analysis of the results shows that the physical model can replicate seepage in layered soils with parallel and perpendicular flows as occurs in field. Furthermore, it was found that it is possible to validate the experimental calibration data by use of statistical techniques.

Objetivo: Este trabajo de investigación aborda la comparación de la rigidez de una base granular con contenido de agua óptimo y condiciones de completa saturación. Metodología: La metodología de trabajo se centró en el desarrollo de un plan experimental y el cálculo de una función que permite evaluar los módulos elásticos del material. Se utilizó una cámara triaxial para medir la rigidez del suelo, a pequeñas deformaciones, bajo dos condiciones diferentes de humedad. El equipo utilizado es capaz de generar trayectorias de esfuerzos y fue equipado con transductores locales tipo LVDT. El material se compactó con contenido óptimo de agua y se sometió a una serie de ciclos de carga-descarga en condiciones isótropas. Por otro lado, se prepararon las muestras idénticas para ser saturadas y repetir el mismo el procedimiento experimental bajo estas nuevas circunstancias. Los módulos fueron evaluados mediante un modelo hiperbólico y se calculó su relación con la presión de confinamiento. Resultados: Los resultados indicaron que el modelo numérico se ajustó a los resultados experimentales. Además, se encontró que los módulos de elasticidad disminuyen de 3% a 8% en condiciones de completa saturación frente a la condición de humedad óptima. Conclusiones: La rigidez a pequeñas deformaciones de la base granular depende de la humedad y que el contenido de agua puede inducir deformaciones en las estructuras de pavimento.

Objective: This research work addressed the comparison of the stiffness of a granular base under optimum water content and total saturation conditions. Methodology: The methodology focused in the development of an experimental program and the computation of a function, which permits to assess the elastic moduli of the material. A triaxial cell equipped by local LVDT transducers, capable of managing different stress paths, was used to measure the small-strain stiffness of a granular base under two different conditions of moisture. The material was compacted with optimum water content and subjected to a series of loading-unloading cycles under isotropic conditions. In addition, identical specimens were prepared to be saturated and the experimental procedure was repeated to obtain the moduli in these new circumstances. The moduli were assessed by a hyperbolic model, and its relationship with the confining pressure was computed. Results: The results indicated that numerical model was adjusted to the experimental results. In addition, it was found that the elastic moduli decrease 3% to 8% in conditions of total saturation versus the condition of optimum water contents. Conclusions: The small-strain stiffness in the granular base depends on the water content, and the moisture can affect the deformation in the pavement structures.

Una de las dificultades más frecuentes en el desarrollo de ensayos triaxiales en arena se relaciona con el método de preparación de los especímenes y de la forma de alcanzar la densidad relativa esperada para las diferentes probetas que conforman un grupo de ensayos triaxiales. Diversos autores sugieren que el proceso de extracción y la reconstitución de muestras inciden de manera notable en los resultados obtenidos en los ensayos. Con el fin de proponer un método controlado de preparación de especímenes para ensayos triaxiales, se desarrolló un equipo que permite aplicar de forma controlada y uniforme la energía de compactación y la rápida verificación del proceso. El nuevo sistema se puso a prueba mediante la elaboración de un conjunto de especímenes para evaluar la repetitividad del proceso en la compactación de tres tipos de arena. Adicionalmente se llevó a cabo el mismo proceso utilizado únicamente con los dispositivos y accesorios originales del equipo triaxial para la elaboración de estas muestras. El estudio mostró que el nuevo sistema tiene mejor repetitividad para los tres materiales utilizados que el anterior equipo empleado para la compactación de especímenes.

Uma das difuculdades mais frecuentes no desenvolvimento de ensaios triaxiais em areia, está relacionada com o método de preparação dos provetes e da forma de obter a densidade relativa esperada para as varias amostras que conforman um grupo de ensaios triaxiais. Muitos autores sugerem que o proceso de extração e a reconstitução de amostras, tem influencia significativa nos resultados obtenidos nos ensaios. Para propor um método de preparação controlada de espécimenes para ensaios triaxiais, foi desenvuelto um equipamento que permite a aplicação de energia controlada, uniforme e de fácil verificação durante o processo de reconstitução. O novo sistema foi testado através do desenvolvimento de um conjunto de amostras para avaliar a reprodutibilidade do processo na compactação de três tipos de areia. Alem disso, foi realizado o mesmo processo usando os dispositivos e acessórios originais do equipamento triaxiai. O estudo mostrou que o novo sistema apresenta uma melhor repetibilidade para os três materiais do que o equipamento original.

One of most frequent difficulties in triaxial testing on sand is related to the method of preparation of the specimens as well as the achievement of the expected relative density for the samples of a group of triaxial test. Several authors suggest that the process of extraction and reconstitution of samples have a significant effect on the results of the triaxial test. In order to propose a controlled specimen preparation method for triaxial testing, it was developed a new equipment to apply controlled and uniform compaction energy and to provide a quick verification of the process. The new system was tested by developing a set of specimens to evaluate the repeatability of the compaction process in three types of sand. In addition, it was carried out the same process by using only the original devices of triaxial equipment for preparing these samples. The study showed that the new system has better repeatability for the three materials studied than the preview equipment.

Une des difficultés les plus fréquentes pour la réalisation d'essais triaxiaux dans les sables se rapporte à la méthode de préparation des spécimens et à la manière d'atteindre la densité relative espérée pour différents types d'échantillonnage selon les résultats d'une série d'essais triaxiaux. Plusieurs auteurs suggèrent que le processus d'extraction et de reconstitution des échantillons affecte de façon significative les résultats obtenus dans les essais. Afin de proposer une méthode contrólée de préparation de spécimens pour la réalisation d'essais triaxiaux, on a développé un équipement qui permet d'appliquer de forme contrólée et uniforme l'énergie de compactage et la vérification rapide du processus. Le nouveau système a été testé pour les spécimens entiers, et ainsi évaluer la reproductibilité du processus dans le compactage de trois types de sables. En plus, on a effectué le même processus utilisé seulement avec les appareils et les accessoires originaux de l'équipement triaxial pour la préparation de ces spécimens. L'étude a montré que le nouveau système présente une meilleure répétabilité pour les trois matériaux que le précédent équipement utilisé pour compacter le sable.