RED DE FLUJO EN SECCIONES TIPICAS PRESAS DE TIERRA HOMOGENEAS

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RED DE FLUJO EN SECCIONES TIPICAS PRESAS DE TIERRA HOMOGENEAS Ms. Sc. Ing. Jorge Briones Gutiérrez [email protected]

“El análisis de filtración es el matrimonio entre La Mecánica de Suelos e Hidráulica en medios porosos”. I. PRINCIPIO DE LA FILTRACION Ley de Darcy, aplicada a medios Porosos. El símbolo K representa el coeficiente de permeabilidad. Esta Ley se describe de la siguiente manera: el caudal unitario q que atraviesa un cuerpo poroso de sección transversal A, es proporcional al Gradiente hidráulico i y un factor K que expresa las características particulares del medio poroso. q=KíA II. ESTRUCTURA TIPICA Presa Homogénea de Tierra, sobre cimentaciones permeables e impermeables. III. OBJETIVO Mostrar a los alumnos en formación Universitaria, el comportamiento del Nivel freático o Línea Superior de Filtración y Red de Flujo, para diferentes tipos materiales en la cimentación y cuerpo de Presa Homogénea. Como idea introductoria al cálculo de Filtración en Presas.

IV.SOFTWARE UTILIZADO Para resolver los problemas de filtración de los esquemas simples que se muestran líneas abajo, se ha utilizado el programa SEEP/W, que forma parte del paquete de programas del GEOSTUDIO 2004. Existen otros programas como el SLIDE, PLAXIS, etc., que también pueden ser utilizados. IV.PROBLEMAS RESOLVER EN EL ANALISIS DE FILTRACIÓN En todo proceso de análisis de filtración se deben resolver los principales problemas:    

Línea superior de filtración Gradientes hidráulicos Velocidad de Filtración Caudal de filtración

Muchos ingenieros proyectistas de presa piensan en forma equivocada, que el cálculo de la filtración se reduce simplemente a determinar los parámetros indicados anteriormente. Sin embargo el hallazgo de éstos simplemente constituye la Primera Etapa de cálculo de la Filtración. La Segunda Etapa, consiste en verificar si la estructura y característica del suelo, es tal, que pueda resistir a las fuerzas hidrodinámica que va a ejercer el flujo filtrante. _______________________________________________________________________________________________________ 1 Ms. Sc. Ing. Jorge Briones Gutiérrez

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PRESA HOMOGENEA SIN DRENAJE A continuación con fines didácticos y para poder entender el comportamiento del nivel freático en el proceso de filtración, idealmente se ha considerado una presa homogénea sin drenaje. 1) Presa Homogénea sobre cimentación impermeable KP = Kc En este caso el Coeficiente de Permeabilidad del cuerpo de la presa Kp, es igual a la permeabilidad de la cimentación Kc. Por ejemplo esto se presenta con frecuencia en presas construidas por encima de los 4000 msnm de nuestro país, en donde la cimentación está constituida por material morrénico, y de igual manera las canteras que se utilizan para la construcción del cuerpo de la Presa. Si a pesar del proceso de compactación y eliminación de las fracciones gruesas del material de la cantera, no se logra los coeficientes de permeabilidad esperados, se utilizarán mantas de geomembrana en el talud Aguas arriba de la presa. A continuación se muestra la salida del programa de la Red de Flujo.

COMENTARIOS Se muestran Líneas Equipotenciales y Líneas de Corriente Nivel freático o Línea Superior de filtración sale sobre el talud Aguas abajo, situación inadmisible y peligrosa origina erosión en el talud e inicio del fenómeno de Tubificación, por lo tanto es necesario considerar un sistema de drenaje, que abata el nivel freático.  Caudal Unitario filtrante en la cimentación q= 4.7 x e-8 m3/seg/ml

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_____________________________________________________________________________ 2) Presa Homogénea sobre cimentación Permeable KP