Manual de la poroelasticidad lineal

Abstract

Este manual pretende recopilar los fundamentos y la formulación de la poroelasticidad lineal en régimen estático. En primer lugar, se describe un recorrido histórico desde los estudios precursores de Terzaghi, Meinzer, Biot o Gassmann hasta planteamientos sofisticados recientes, que permiten entrever que esta disciplina continúa abierta. Posteriormente se recogen los conceptos esenciales asociados al estudio del problema acoplado mecánico-hidráulico de los medios porosos saturados, como son el principio de las tensiones efectivas, la gama de compresibilidades y la de coeficientes de almacenamiento, la teoría simplificada del flujo de un fluido a través de un medio poroso, los coeficientes de Biot-Willis y de Skempton, la formulación matemática de la elasticidad lineal y las ecuaciones constitutivas de la poroelasticidad lineal de un medio saturado. Los contenidos se han estructurado a modo de manual de estudio. La escala de dimensiones se entiende como macroescala (fuera del rango de las acciones intermoleculares), es decir, longitudes y tamaños mucho mayores que la microescala (se refiere a un tamaño de poro tal que las fuerzas intermoleculares repercuten en la respuesta hidromecánica del medio). Se recogen conceptos, expresiones matemáticas y la interpretación física de los parámetros más característicos. Se describen dos clases de formulaciones: la que considera el medio poroso como un continuo y el planteamiento micromecánico, en el que intervienen las contribuciones individuales de las fases sólida y líquida. Se incluyen algunos ejemplos clásicos de la geomecánica —el caso 1-D de la columna poroelástica infinita, el problema de la consolidación de una capa finita de terreno—, uno que versa sobre el proceso de congelación de un poro en un material microporoso y una descripción del llamado <i>rebote poroelástico</i>, fenómeno post-sísmico de reacomodamiento del terreno. El manual está destinado a quienes se plantean estudiar y comprender la naturaleza e implicaciones del comportamiento hidromecánico de los medios porosos; también está pensado para quien desee tener a mano las ecuaciones fundamentales en general y para ciertos casos particulares de la mecánica de medios continuos o de la geomecánica.