A Correlated Random-Field Ising Model for Pore-Scale Hysteresis in Soil-Water Characteristic Curves

Salazar, Juan Carlos Y Gomez, Viviana A. (2026) A Correlated Random-Field Ising Model for Pore-Scale Hysteresis in Soil-Water Characteristic Curves. Civil Engineering Journal, 12 (2). pp. 455-469. ISSN 2476-3055

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Resumen

La curva característica suelo–agua (SWCC, por sus siglas en inglés) desempeña un papel fundamental en el comportamiento de los suelos no saturados; sin embargo, explicar su histéresis directamente a partir de mecanismos a escala de poro sigue siendo un desafío. El objetivo de este estudio es investigar cómo la heterogeneidad del tamaño de los poros, las correlaciones espaciales y la dinámica cooperativa contribuyen a la histéresis en las SWCC. Para ello, se desarrolla un modelo de Ising de campo aleatorio correlacionado (RFIM), combinado con simulaciones de Monte Carlo, para representar el espacio poroso como una red bidimensional con una distribución bimodal de volúmenes de poro y un campo de desorden espacialmente correlacionado. Los procesos de drenaje se simulan sin recurrir al ajuste paramétrico de curvas, lo que permite un análisis directo de la dinámica de conmutación a escala de poro. Los resultados muestran que la fracción de macroporos, la heterogeneidad del tamaño de los poros y el parámetro de activación β ejercen un fuerte control sobre el comportamiento del drenaje. Valores bajos de β producen un drenaje suave y casi reversible, mientras que valores más altos estabilizan configuraciones metaestables de los poros y generan transiciones abruptas acompañadas de histéresis. La divergencia entre la saturación basada en el número de poros y la saturación basada en el volumen constituye un indicador útil del drenaje selectivo por tamaño y de los eventos cooperativos a escala de poro. La principal contribución de este trabajo radica en proporcionar un marco físicamente fundamentado y estadísticamente consistente que vincula la dinámica a escala de poro con la histéresis macroscópica en las SWCC, ofreciendo una perspectiva que va más allá de los enfoques fenomenológicos tradicionales o de las redes de poros no correlacionadas.

Tipo de Elemento:	Artículo
Palabras Clave:	Electromagnetismo educativo, simulaciones digitales, minería de datos educativos, procesamiento del lenguaje natural, accesibilidad, tecnología educativa para la enseñanza de la física.
Asunto:	Q Ciencias > Q Science (General) Q Ciencias > QC Physics
Division:	Facultad de Ciencias Exactas y Naturales > Programa de Física > Productividad
Depósito de Usuario:	Phd Juan Carlos Salazar
Fecha Deposito:	26 Jun 2026 20:28
Ultima Modificación:	26 Jun 2026 20:28
URI:	http://sired.udenar.edu.co/id/eprint/19122

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