Taludes Con Aguas Subterraneas.docx

2019

AGUAS SUBTERRANEAS Y ESTABILIDAD DE TALUDES

NOMBRES: BYRON ISAAC ENAMORADO SANTOS MIGUEL SANCHEZ PAMELA ALEJANDRA GALO WLADIMIR VIRGILIO LACAYO CATEDRATICA: ING. LESBIA CASTELLON

INDICE INTRODUCCION .............................................................................................................................. 2 AGUAS SUBTERRANEAS Y ESTABILIDAD DE TALUDES: IMPORTANCIA DE ESTAS. .... 3 LA IMPORTANCIA DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES Y AGUAS SUBTERRANEAS EN LA INGENIERIA CIVIL. ................................................................................................................... 6 TENDICIAS ACTUALES .................................................................................................................. 7 CONCLUSIONES .............................................................................................................................. 8 BIBLIOGRAFIA................................................................................................................................. 9

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INTRODUCCION En el estudio de las aguas subterráneas damos a conocer la importancia de ellas, y el efecto que ellas provocan en el suelo y subsuelo mismo, siendo un factor importante la estabilidad de los taludes en el campo de la ingeniería civil en nuestro caso. El agua es el factor que más comúnmente se le asocia con las fallas de los taludes en zonas tropicales, debido a que la mayoría de los deslizamientos ocurren después de lluvias fuertes o durante periodos lluviosos y el control del agua subterránea es uno de los sistemas más efectivos para la estabilización de deslizamientos. La relación agua deslizamientos ha sido estudiada por una gran cantidad de investigadores. Daremos a conocer la importancia de la relación entre ambos componentes y sus consecuencias y/o importancia en el campo de la ingeniería civil, así como las tendencias en este tema.

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AGUAS SUBTERRANEAS Y ESTABILIDAD DE TALUDES: IMPORTANCIA DE ESTAS. Los taludes son superficies inclinadas que pueden ser naturales (laderas) o artificiales y son de especial interés para la ingeniería por estar relacionados con carreteras y estructuras civiles. Los taludes presentan ciertos problemas como deslizamientos, meteorización, erosión y hundimiento, siendo el problema de deslizamiento el más grave de todos. ¿Por qué las aguas subterráneas son importantes en la estabilidad de un talud? Según datos estadísticos se sabe que el 40 % de deslizamientos ocurren a causa de fuertes lluvias. Existe una fuerte relación entre lo que dura una intensa precipitación de lluvia, la distribución del agua subterránea y la variación de la presión de poros en el suelo. La interpretación más frecuente del efecto del agua es que las lluvias por infiltración, saturan el talud y la presión de poros, induce a una disminución de la resistencia al cortante, la cual, a su vez, puede activar un deslizamiento. Sin embargo, el proceso no es siempre tan simple y la activación de un deslizamiento por acción del agua, es un fenómeno complejo con una gran cantidad de valores. EFECTOS DEL AGUA SOBRE EL SUELO Los cambios en el sistema hidrológico del talud pueden afectar el comportamiento del mismo. Si el régimen de agua del suelo es alterado drásticamente por irrigación, remoción de la vegetación o inundación parcial, se puede producir la inestabilidad de los taludes (Richards, 1985). Entre los factores que afectan el comportamiento de los taludes (relacionados con la presencia del agua) se encuentran los siguientes:       

Lubricación Ablandamiento Presión de Poros Tensiones Capilares Supresiones Fatiga por Fluctuaciones del Nivel Freático Fuerzas Hidráulicas Internas

EL ESTUDIO DE LA PRECIPITACIÓN PARA ANALIZAR SU EFECTO SOBRE LOS TALUDES PUEDE REALIZARSE DESDE VARIOS PUNTOS DE VISTA. El flujo subterráneo y los cambios en la cantidad de agua acumulada, son críticos para la estabilidad de un talud, debido a que ellos controlan el balance hidrológico que puede alterar el grado de saturación y la elevación del nivel freático. Debe diferenciarse el caso de zonas permanentes de alta precipitación, en las cuales el nivel de agua freática es alto y AGUAS SUBTERRANEAS

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constante, y un corte del terreno puede producir la falla casi inmediata del talud; y el caso de lluvias esporádicas o épocas de lluvias intensas, en donde el suelo no saturado es saturado de repente, produciéndose la falla. Para la falla de un talud puede requerirse una época de lluvias muy larga o puede ser suficiente un sólo aguacero. En los suelos permeables, la intensidad del evento es determinante. En los suelos arcillosos, la lluvia antecedente es muy importante.

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 Aguaceros Torrenciales Es común en las zonas de montaña, la ocurrencia de aguaceros de gran magnitud en un período de tiempo de una o pocas horas. En el factor precipitación se debe tener en cuenta la intensidad de la máxima lluvia o de las lluvias más fuertes en una hora, en un día, mes o año y en algunas ocasiones la cantidad de lluvia en períodos menores a una hora.  Lluvias Acumuladas La ocurrencia de lluvias, durante varios días consecutivos o con pocos días de diferencia, puede producir fenómenos de acumulación de agua subterránea, debido a que el talud no ha drenado el agua infiltrada de una lluvia cuando ocurre la siguiente y se produce un fenómeno de acumulación progresiva y ascenso del nivel freático.  Ciclo hidrológico en el talud Parte de la lluvia se infiltra y parte corre por la superficie como escorrentía. Precipitación = Evapotranspiración + Escorrentía + Flujo subterráneo + cambio de humedad en el suelo + Acumulación de agua subterránea en los acuíferos.

Tiempo de lluvia que produce deslizamientos El tiempo que se requiere para que una lluvia produzca un deslizamiento es mayor en una arcilla que en un material arenoso, debido a las diferencias de infiltración. Este tiempo es inversamente proporcional a la permeabilidad para valores constantes de los demás parámetros.

La Humedad Superficial La humedad de la superficie del terreno define factores tales como los porcentajes de escorrentía e infiltración y en algunas ocasiones el comportamiento de los taludes. La humedad superficial está controlada por: 1. Características topográficas de la pendiente de los taludes. 2. Tipo de suelo. 3. Características climáticas. 4. Vegetación. La humedad del suelo en la superficie del terreno puede determinar la posibilidad de agrietamiento de tensión en ciertos suelos areno arcillosos y areno limosos muy susceptibles a efectos de cambios de humedad. Este fenómeno es común en terraplenes de carreteras. AGUAS SUBTERRANEAS

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 El Flujo No Saturado Al infiltrarse el agua se forma inicialmente, un frente húmedo que avanza aproximadamente paralelo a la superficie del terreno, a una velocidad que depende de la permeabilidad, del grado de saturación y de la porosidad del material. Este frente húmedo puede alcanzar una superficie crítica en pocas horas, dependiendo de la fracturación y grado de meteorización.

LA IMPORTANCIA DE LA ESTABILIDAD SUBTERRANEAS EN LA INGENIERIA CIVIL.

DE

TALUDES

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El moderno desarrollo de las actuales vías de comunicación, tales como canales, caminos y ferrocarriles, así como el impulso de la construcción de presas de tierra, y el desenvolvimiento de obras de protección contra la acción de ríos han puesto al diseño y construcción de taludes en un plano de importancia ingenieril de primer orden. Tanto por el aspecto de inversión, como por las consecuencias derivadas de su falla, los taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles que exigen mayor cuidado por parte del proyectista. Con la expansión de los canales, del ferrocarril y de las carreteras, provocaron los primeros intentos para realizar un estudio racional en este campo, pero no fue sino hasta el advenimiento de la mecánica de los suelos cuando fue posible aplicar al diseño de taludes normas y criterios.

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TENDICIAS ACTUALES Las tendencias actuales en cuanto a al análisis de este tema son el de utilizar los avances tecnológicos y el desarrollo de modelos matemáticos, algunos de ellos complejos, para poder prevenir problemas que se derivan del exceso de agua en los suelos y particularmente en los taludes. Dentro de estos podemos mencionar: •

Slide:

El análisis de agua subterránea de elementos finitos en el Slide le permite definir y analizar un problema de agua subterránea, utilizando el mismo modelo que el utilizado en el problema de estabilidad de taludes. Sólo se necesita que se definan los límites del problema una vez, y sean utilizados en ambos análisis de agua subterránea y en el análisis de estabilidad de taludes. •

Phase2

Phase2 es un poderoso programa 2D para análisis de elementos finitos y análisis de estrés para excavaciones subterráneos o de superficie en roca o suelo. El software puede ser utilizado para una amplia gama de proyectos de ingeniería y diseño, e incluye soporte a la estabilidad de taludes, infiltración de aguas subterráneas y análisis probabilístico. •

MODFLOW es el código para el modelamiento de aguas subterráneas en 3D basado en diferencias finitas desarrollado por el Servicio Geológico de Estados Unidos (USGS).

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Modelamiento hidrológico con Qswat.

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Utilización de una serie de modelos para pronóstico del tiempo.

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Estabilización de taludes mediante la instalación de drenes, subdrenes, hoyos de drenaje horizontales perforados en la cara de la cuesta, pozos verticales perforados detrás de la cresta de la cuesta o de las bancas en la cara de la cuesta, galerías de drenaje detrás de la cuesta, con o sin hoyos de drenaje radiales perforados desde la galería; y trincheras de drenaje construidas abajo por a lo largo de la cara de la cuesta.

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CONCLUSIONES •

A mayores lluvias, la napa freática aumenta y una mayor parte del talud se satura; aumenta la presión de poros que disminuye la resistencia al corte y la estabilidad del talud.

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Una distribución de las cargas hidráulicas, la superficie y la napa freática se puede ver a continuación.

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Las cargas hidráulicas (y presiones de poros) en una pendiente reflejan el estado estacionario o transitorio del sistema de flujo de agua subterránea que existe ahí.

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Podemos utilizar redes de flujo y auxiliarnos de simuladores (software) para poder predecir las distribuciones de presión en los poros a lo largo de superficies de deslizamiento potenciales.

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BIBLIOGRAFIA

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