Simulación con Plaxis 2D del uso de wick drains y precarga en suelos arcillosos
Barra lateral del artículo
Contenido principal del artículo
Resumen
Los suelos arcillosos blandos representan un desafío frecuente en el diseño de cimentaciones en zonas industriales, dado que su baja capacidad portante limita las opciones constructivas convencionales. Este trabajo estudia el desempeño del sistema de drenes verticales (wick drains) con precarga escalonada como alternativa de mejoramiento en el sector Brisas de Procarsa, cantón Durán, Ecuador. Mediante el software Plaxis 2D se modeló el proceso de consolidación del terreno blando, comparando dos escenarios: con y sin drenes instalados. Se emplearon ensayos CPTu para obtener los parámetros geotécnicos de entrada y se desarrolló un modelo de elementos finitos. Los resultados indican que los wick drains redujeron el tiempo de consolidación de manera notable: con drenes, el suelo alcanzó más del 90 % de consolidación en aproximadamente 120 días, mientras que sin ellos el proceso tomó más de 500 días. Además, el asentamiento resultó más homogéneo y la distribución de esfuerzos verticales más eficiente. La modelación con Plaxis 2D confirma que esta combinación de técnicas es viable para acelerar la consolidación en suelos arcillosos, lo que puede contribuir directamente a mejorar la planificación de obras sobre terrenos blandos.
Descargas
Métricas
Detalles del artículo
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
Citas
Akan, R. y Sert, S. (2021) "Investigation of the consolidation behavior of soft soil improved with vertical drains by finite element method", International Journal of Engineering and Applied Sciences, 13(3), pp. 93–105. DOI: 10.24107/ijeas.1002115
Arévalo Ochoa, J. y Muñoz Buestán, S. (2023) Geotechnical characterization of the soil profile before and after preloading, a case study of soft soils in Durán. Tesis de maestría. Escuela Superior Politécnica del Litoral. Disponible en: http://www.dspace.espol.edu.ec/handle/123456789/63639 [Consultado 12 abril 2026].
Basarah, Y. I., Salamah, M. D., Irsyam, M., Apriadi, D., Susila, E., Krisnanto, S. y Marvel, J. (2026) "Interpreting the undrained shear strength of soft clays using CPTu: Evaluation of cone bearing factor (Nkt) and related practical soil parameters at selected sites in Western Java", Geotechnics, 6(1). DOI: 10.3390/geotechnics6010023
Bol, E. (2023) "A new approach to the correlation of SPT-CPT depending on the soil behavior type index", Engineering Geology, 314. DOI: 10.1016/j.enggeo.2023.106996
Cedeño-Palacios, W., Zumba-Aguirre, J., Murillo-Urdánigo, J., Solórzano, J., Briones-Bitar, J. y Carrión-Mero, P. (2024) "Assessment of soil consolidation techniques in Ecuador: Preloading and wick drains in the Exodo-Fertisa Project", International Journal of Design & Nature and Ecodynamics, 19(4), pp. 1151–1165. DOI: 10.18280/ijdne.190406
Fan, L., Xun, Z. y Peng, S. (2023) "A comparative case study on drainage consolidation improvement of soft soil under vacuum preloading and surcharge preloading", Applied Sciences, 13(9). DOI: 10.3390/app13095782
Hansbo, S. (1981) "Consolidation of fine-grained soils by prefabricated drains. Ground Engineering", 10th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering. Stockholm: Soil Mechanics, Prefabricated Vertical Drains, pp. 677-682. Disponible en: https://www.issmge.org/uploads/publications/1/35/1981_03_0132.pdf [Consultado 12 abril 2026].
Hariati, F., Chayati, N. y Jannah, L. R. (2025) "Analysis of soft soil improvement using prefabricated vertical drains (PVD): A case study of Rorotan, Cilincing, North Jakarta", ASTONJADRO, 14(2), pp. 565–572. DOI: 10.32832/astonjadro.v14i2.17556
Ibrahim, N., Fayed, A. L., Ahmed, A. A. y Hammad, M. S. (2022) "Effect of vertical drains and preloading on the creep behavior of soft clay", Innovative Infrastructure Solutions, 7. DOI: 10.1007/s41062-022-00780-5
Indraratna, B., Rujikiatkamjorn, C. y Chu, J. (2015) Ground improvement: Case histories. Butterworth-Heinemann. DOI: 10.1016/C2015-0-00462-2
ISO (2022) ISO 22476-1:2022: Geotechnical investigation and testing – Field testing – Part 1: Cone penetration test (CPTU). Ginebra: Organización Internacional de Normalización. Disponible en: https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso:std:iso:22476:-1:ed-2:v1:en [Consultado 12 abril 2026]
Kamal, M. A., Rabie, M. H., Hussein, H. M. y Mostafa, M. A. (2025) "Numerical and field study of wick drains performance in soft clay", Innovative Infrastructure Solutions, 10. DOI: 10.1007/s41062-025-01921-2
Kang, G., Kim, T. H. y Yun, S.-K. (2021) "Measured performance and analysis of the residual settlement of a PVD-improved marine soft ground", Journal of Ocean University of China, 20, pp. 1055–1066. DOI: 10.1007/s11802-021-4625-3
Khodayari, M. R. y Ahmadi, M. M. (2022) "Self CPTu measurements for determining su and OCR in clay soils: Simulation and practical applications", International Journal of Geomechanics, 22(11). DOI: 10.1061/(ASCE)GM.1943-5622.0002567
Kuganeswaran, N., Rahim, A. y Ali, N. (2021) "Consolidation in soft soil—Case study on prefabricated vertical drains (PVDs)", The Open Civil Engineering Journal, 15, pp. 310–319. DOI: 10.2174/1874149502115010310
Li, P. L., Yin, Z. Y., Song, D. B., Yin, J. H. y Pan Y. (2024) "Axisymmetric finite strain consolidation model for soft soil consolidation with vertical drains under combined loading considering creep and non-Darcy flow", Geotextiles and Geomembranes, 52(3), pp. 241–259. DOI: 10.1016/j.geotexmem.2023.10.008
Moghadari Poor, M., Azarafza, M. y Derakhshani, R. (2023) "A correlation based on pressuremeter, SPT and CPT tests for characterizing coastal alluvium: A study for phase 14 South Pars, Iran", MethodsX, 10. DOI: 10.1016/j.mex.2022.101938
Nguyen, T. D., Nguyen, C. K. y Nguyen, T. T. (2025) "Radial consolidation of soft soils in Vietnam’s Red River Delta: Effect of drain diameter on undisturbed and remolded samples", Geotechnical and Geological Engineering, 43. DOI: 10.1007/s10706-025-03178-z
Plaxis BV (2020) PLAXIS 2D – Reference Manual. Delft: Bentley Systems. Disponible en: https://www.plaxis.com [Consultado 3 julio 2025]
Robertson, P. K. (2009) “Interpretation of cone penetration tests - a unified approach”, Canadian Geotechnical Journal, 46, pp. 1337–1355. Disponible en: https://www.cpt-robertson.com/PublicationsPDF/Robertson%202009%20CGJ.pdf
Terzaghi, K., Peck, R. B. y Mesri, G. (1996) Mecánica de suelos en la ingeniería práctica. 3ª ed. USA: John Wiley y Sons, Inc. Disponible en: https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2012/1/CI4402/1/material_docente/bajar?bajar=1yid=420409
Théodore, A., Demir, A. y Yildiz, A. (2024) "2D numerical analysis of prefabricated vertical drains using different matching methods", Applied Sciences, 14(12). DOI: 10.3390/app14124970
Wu, X. T., Liu, J. N. y Xie, Z. M. (2023) "Deformation and strength characteristics of marine soft soil treated by prefabricated vertical drain-assisted staged riprap under seawall construction", Buildings, 13(9). DOI: 10.3390/buildings13092322
Zhang, Y., Hou, B., Ma, K., Zhang, J., Zong, M. y Kong, L. (2024) "Double drainage consolidation theory of vertical drains based on continuous drainage boundary conditions", Buildings, 14(4). DOI: 10.3390/buildings14041137
Zhao, T., Wang, Y. y Xu, L. (2021) "Efficient CPT locations for characterizing spatial variability of soil properties within a multilayer vertical cross-section using information entropy and Bayesian compressive sensing", Computers and Geotechnics, 137. DOI: 10.1016/j.compgeo.2021.104260