Geotecnia Aplicada A Presas

 

GEOTECNIA APLICADA A PRESAS

 

- UNA PRESA ES UNA ESTRUCTURA ESTRUCTURA CONSTRUIDA EN EN EL CAUCE DE UN RÍO U OTRO CUERPO DE AGUA QUE TIENE COMO OBJETO EMBALSAR O DERIVAR EL AGUA. - LAS PRESAS PRESAS CONSTIT CONSTITUYEN UYEN UNA DE L LAS AS OBRAS DE INGENIERÍA DE MAYOR IMPORTANCIA PARA PARA EL DESARROLLO DE UN PAÍS, EN SUS DISTINTAS FINALIDADES: PARA REGADÍO, ABASTECIMIENTO, ABASTECIMIENTO, CONTROL DE  AVENIDAS  AVENIDAS Y PRODUCCIÓN DE ENERGÍA ELÉCTRICA, ALMACENAMIENTO ALMACENAMIENTO DE RESIDUOS MINEROS, ETC. - LOS PROBL PROBLEMAS EMAS MEDIO MEDIOAMBIE AMBIENT NTALES ALES CONDICIONAN LA CONSTRUCCIÓN DE UNA PRESA, COMO LA COLMATACIÓN DE SEDIMENTOS, SALINIZACIÓN DE SUELOS, DESLIZAMIENTOS, DESLIZAMIENT OS, SISMICIDAD INDUCIDA, I NDUCIDA, EUTROFIZACIÓN, EFECTOS CLIMÁTICOS,

 

  TIPOS DE PRESAS 1) PRESAS DE MATERIALES SUELTOS SUELTOS - PRESAS PRESAS DE DE SECCI SECCIÓN ÓN HOMOG HOMOGÉNEA ÉNEA - PRESAS PRESAS ZONADAS ZONADAS CON NÚCLEO NÚCLEO IMPERMEABLE DE ARCILLA - PRESAS PRESAS DE DE PANT PANTALLA ALLA - PRESA PRESAS S DE ESCO ESCOLLE LLERA RA

2) PRESAS DE FÁBRICA - PRESA PRESAS S DE GRA GRAVEDAD VEDAD - PRESAS PRESAS DE CONTRAF CONTRAFUER UERTES TES - PRESAS PRESAS ARCO-GRA ARCO-GRAVEDA VEDAD D - PRESA PRESAS S ARCO ARCO-BÓ -BÓVE VEDA DA

 

ESTRUCTURAS AUXILIARES

- ATAG AGUÍ UÍAS AS - AL ALIV IVIA IADE DERO ROS S - DE DESA SAGÜ GÜES ES D DE E FO FOND NDO O - TOMAS OMAS D DE EA AGU GUA A - CIE CIERRE RRE DE DES DESAGÜ AGÜES ES - COMPU COMPUERT ERTAS AS DE ALIVIA ALIVIADERO DERO - APROVE APROVECHAMI CHAMIENT ENTO O HIDR HIDROELÉC OELÉCTRIC TRICOS OS

 

INVESTIGACIONES IN SITU EN LA FASE DE ESTUDIOS PREVIOS LAS PRIMERAS ACTIVIDADES CONSISTEN EN EL RECONOCIMIENTO GEOLÓGICO DE LA POSIBLE CERRADA, VASO Y ZONAS DE PRÉSTAMO PARA MATERIALES. SE INCLUYE EL ANÁLISIS DE TODA LA INFORMACIÓN EXISTENTE Y EL ESTUDIO DE FOTOS AÉREAS E IMÁGENES DE SA SATÉLITE. TÉLITE. TAMBIÉN HAY QUE VERIFICAR LAS CONDICIONES GEOLÓGICAS, HIDROGEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS DE LA ZONA DE EMBALSE . EN PARTICULAR LA PRESENCIA DE ROCAS SOLUBLES (YESOS, CALIZAS Y SALES) O MUY POROSAS ( TOBAS, AGLOMERADOS VOLCÁNICOS, ARENISCAS, ARENISCAS, ETC.), Y LOS INDICIOS DE INESTABILIDA INESTABILIDAD D EN LAS LADERAS.

 

CON RESPECTO A LAS INVESTIGACIONES MÁS CARACTERÍSTICAS, SE DESTACAN LAS SIGUIENTES: - SONDEOS: - PROSPECCIÓN GEOFÍSICA: LOS PERFILES SÍSMICOS DE REFRACCIÓN EN SUPERFICIE Y, EN OCASIONES, LOS SONDEOS ELÉCTRICOS VERTICALES, - ENSAYOS ENSAYOS DE PERMEABILIDAD: CONSTITUYEN UNA PRACTICA HABITUAL EN TODOS LOS ESTUDIOS DE PRESAS. LOS MAS UTILIZADOS SON LOS ENSAYOS LUGEON EN ROCA FRACTURADA, Y LOS ENSAYOS LEFRANE EN SUELOS O ROCA MUY PERMEABLE. - ENSA ENSAYOS YOS CON TRAZADORES: SE UTILIZAN EN ZONAS CARSTIFICADAS Y EN GENERAL PARA INVESTIGAR MATERIALES O FRACTURAS DE ALTA PERMEABILIDAD CON RIESGO DE FUGAS IMPORTANTES.

 

EN LAS FIGURAS SE MUESTRAN VARIAS VARIAS DISPOSICIONES HIPOTÉTICAS DE SONDEOS. SU PROFUNDIDAD PROFUND IDAD DEPENDERÁ DEL ESPESOR DE ROCAS ALTERADAS, ESTRUCTURA GEOLÓGIC GEOLÓGICA A Y PROFUNDIDAD DE LA ROCA COMPETENTE, O SUELOS PRESENTES EN EL VALLE.

 

 

ESTANQUEIDAD DE EMBALSES

- UNA DE LAS CONDICIONES BÁ BÁSICAS SICAS QUE DETERMINAN LAS PERDIDA PERDIDAS S MAS O MENOS MENOS T TOLERABLES OLERABLES DEL  AGUA, ASÍ UN EMBALSE DE RE REGULACIÓN GULACIÓN DE AVENIDAS NO REQUIERE L LA A MISMA EST ESTANQUEIDAD ANQUEIDAD QUE PARA ABASTECIMIENTO O REGADÍO. - LA CONS CONSTRUCCIÓN TRUCCIÓN DE UNA PRESA SUPONE UN CAMBIO IMPOR IMPORTA TANTE NTE EN LA HIDROLOGÍA E HIDROGEOLOGÍA DE LA CUENCA AFECTADA POR EL EMBALSE, CON LA INUNDACIÓN DE UNA PARTE DEL VALLE, LA ELEVACIÓN DE LOS NIVELES FREÁTICOS Y SU OSCILACIÓN PERIÓDICA. - EST ESTAS AS MODIFICACIONES AFECT AFECTAN AN LA HIDRODINÁMICA DE LOS ACUÍFEROS, PUDIENDO PRODUCIRS PRODUCIRSE: E: - FLUJO DE AGUA DESDE UN EMBALSE HACIA EL EXTERIOR DEL VASO - RECARGA DEL EMBALSE DESDE LOS ACUÍFEROS QUE BORDEAN AL VASO

 

PERMEABILIDAD DE CERRADAS  FACTOR GEOTÉCNICO DE GRAN SIGNIFICADO EN LA ESTABILIDAD Y SEGURIDAD DE LA PRESA. - LAS CERRADAS DEBEN REUNIR CONDICIONES DE BAJA PERMEABIL PERMEABILIDAD. IDAD. - LOS EFECT EFECTOS OS DE LAS FIL TRACIONES GENERALMENTE, GENERALME NTE, BIEN TRA TRAVÉS VÉS DE FRACTURAS O DISCONTINUIDADES O FILTRACIONES A TRAVÉS DE ZONAS ALTERADAS, SONA ESPECIALMENTE CRÍTICOS PARA LAS CIMENTACIONES AL OCASIONAR LOS SIGUIENTES PROBLEMAS: •

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  SUBPRESIONES SUBPRES IONES EN LA BASE DE LA PRESA. INESTABILIDADES EN LA ZONA DE AGUAS DEBAJO DE LA PRESA. CREACIÓN DE GRADIENTES ELEVADOS CON ALTAS VELOCIDADES DE FILTRACIÓN Y RIESGO DE EROSIONES INTERNAS.

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INESTABILIDAD DE TALUDES EN LOS ESTRIBOS.

PÉRDIDAS SIGNIFICATIVAS DE CAUDALES.  

SUBPRESIONES.- LA RED DE FLUJO CREADA POR UNA PRESA PUEDE PRESENTAR DISTINTAS CONFIGURACIONES. SE MUESTRA UN EJEMPLO DE LAS LAS SUBPRESIONES (O PRESIO PRESIONES NES INTERSTICIALES EJERCIDAS EN LA BASE DE LA PRESA), SON MÁXIMAS EN A Y PRÁCTICAMENTE NULAS EN B. PARA EVITAR IMPERMEABLES, ESTAS EST AS SUBPRESIONES SE CONSTRUYEN PANTALLAS IMPERMEABLES, Los efectos de estas pantallas: -subpresiones Disminución en de la lasbase de la presa. -Disminución significativa de la velocidad de flujo. -Reducción o eliminación de los posibles fenómenos de sifonamiento y erosiones internas. Influencia de los sistemas de

Efecto de una pantalla impermeable

impermeabilización enuna la red de flujo la cimentación de presa de de materiales sueltos con núcleo central

vertical en la de reduna de flujo dede la cimentación presa

gravedad.  

EROSION INTERNA - DE SUMA IMPORTANCIA IMPORTANCIA EN LA SEGURIDAD DE LAS PRESAS DE MATERIALES SUELTOS. - SEGUNDA CAUSA DE ROTURA EN ESTE TIPO DE PRESA PRESAS. S. - CONSI CONSISTE STE EN LA APERTURA APERTURA DE CONDUCTOS CONDUCTOS O CANALES CANALES A TRAVÉS DEL SUELO PRODUCIDOS POR GRADIENTES HIDRÁULICOS ELEV ELEVADOS. ADOS. - LOS M MA ATERIALES TERIALES MAS SUSCEPTIBL SUSCEPTIBLES ES DE SUFRIR SUFRIR EROSIONES INTERNAS SON LAS ARENAS FINAS Y LIMOS, ESTIMÁNDOSE SU SUSCEPTIBILIDAD (TUBIFICACIÓN).

 

MEDIDAD PARA EVITAR LA EROSION INTERNA - UNA DE LAS MED MEDIDAS IDAS P PARA ARA EVITAR EVITAR LA EROSIÓN INTERNA ES LA INSTALACIÓN DE FILTROS Y DRENES. - LOS FI FIL LTROS IMPIDE IMPIDEN N LA MIGRACIÓN MIGRACIÓN D DE E PARTÍCULAS HACIA LA CIMENTACIÓN O HACIA LOS HUECOS DE MATERIALES MAS GRUESOS, EVITANDO EL ARRASTRE DE PARTÍCULAS FINAS; - LOS DREN DRENES ES SON ELEMENTO ELEMENTOS S DE ALT ALTA PERMEABILIDAD CUYA FUNCIÓN ES DISMINUIR LAS PRESIONES INTERSTICIALES.

 

PERMEABILIDAD Y CONTROL DE FILTRACIONES ES NECESARIO OBTENER EL COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD DEL TERRENO, A PARTIR DE ENSA ENSAYOS. YOS.

ENSAYO DE LUGEON - PARA DETERMINAR LA CAP CAPACIDAD ACIDAD DE ADMISIÓN DE AGUA EN LAS CONDICIONES DEFINIDAS EN EL ENSAYO.   - CONSIDERA CONSIDERANDO NDO QUE EL MACIZO ES EST ESTANCO ANCO CU CUANDO ANDO LA  ABSORCIÓN DE DE AGUA ES INFERIOR O IGUAL A 1 LITRO/MINUT LITRO/MINUTO O POR METRO LINEAL A NA PRESIÓN DE 10 KP/CM2 (10 BARES) DURANTE 10 MINUTOS, EN UN TRAMO DE 5M DE SONDE, ES DECIR 1 UNIDAD LUGEON (UL). - SIN EMBARGO EMBARGO,, LA UTILIZACIÓN D DEL EL ENSA ENSAYO LUGEON P PARA ARA CALCULAR LA PERMEABILIDAD NO ES ADECUADA (POCA PROBABILIDAD QUE SE DE LA LEY DE DARCY EN MATERIALES FRACTURADOS, SIENDO PROBABLE QUE A LA PRESIÓN DE 10 BARES SE LLEGUE A LA FRACTURACIÓN HIDRÁULICA, O QUE

SE PRODUZCAN EROSIONES INTERNAS EN EL MACIZO.  

TRATAMIENTOS DE IMPERMEABILIZACION - TRA TRAT TAMIENTO DE L LA A SUPERFICIE DE CONTACTO CONTACTO PRESA-CIMENT PRESA-CIMENTACIÓN ACIÓN - CONST CONSTRUCCIÓ RUCCIÓN N DE UN TAPIZ TAPIZ DE IMPERME IMPERMEABIL ABILIZACIÓ IZACIÓN N - CONST CONSTRUIR RUIR PANT PANTALLAS ALLAS DE IMPERMEAB IMPERMEABILIZA ILIZACIÓN CIÓN - LA LAS S INYE INYECC CCIO IONE NES S - LA INYECT INYECTABILIDAD ABILIDAD DEL MACIZO SE ESTIMA A P PARTIR ARTIR DEL ENSAYO ENSAYO LUGEON SEGÚN CRITERIOS PREVIAMENTE ESTABLECIDOS. ESTABLECIDOS.

 

ESTABILIDAD DE LADERAS EN EMBALSES   ANTE EL EL RIESGO RIESGO DE QUE QUE SE PUEDAN PUEDAN PRODUCIR, PRODUCIR, ES ES NECESARIO ESTUDIOS: - LA EXISTENCIA EXISTENCIA DE DESLIZAMIEN DESLIZAMIENTOS TOS O ZONAS ZONAS INEST INESTABLES. - EVALUA EVALUAR R LA TIPOLO TIPOLOGÍA GÍA Y ACTIVI ACTIVIDAD DAD DE LOS DESLIZAMIENTOS, SU GEOMETRÍA, VOLUMEN Y DISTANCIA A LA PRESA. - ANALIZAR SU EST ESTABILIDAD ABILIDAD CONSIDERANDO CONSIDERANDO LA HIPÓTESIS HIPÓTESIS DE VACIADO BRUSCO - EN EL CASO CASO DE SER POSIB POSIBLE LE EL DESLIZ DESLIZAMI AMIENT ENTO, O, DEBE DEBE VALORARSE SU PELIGROSIDAD, PUDIENDO OPTAR POR TOMAR MEDIDAS ESTABILIZADORAS (INSTRUMENTAR (IN STRUMENTAR LA LADERA DURANTE LA CONSTRUCCIÓN Y EXPLOTACIÓN, BIEN RECONSIDERAR EL EMPLAZAMIENTO DE LA PRESA)O - LOS DESLIZ DESLIZAMI AMIENT ENTOS OS MAS F FREC RECUENT UENTES ES EN LAS LADERA LADERAS S DE LOS EMBALSES SON DE ESCASO TAMAÑO, Y SE PRODUCEN EN MATERIALES DE ALTERACIÓN Y COLUVIALES. - LOS DESLIZAMIE DESLIZAMIENTOS NTOS MAS IMPORT IMPORTANTES ANTES SUELEN ESTAR ESTAR  ASOCIADO  ASOCIADOS S A ESTRUCTURAS ESTRUCT URAS GEOLÓGICAS GEOLÓGICAS FAVORABLES FAVORABLES A LOS MOVIMIENTOS GRAVITACIONALES GRAVIT ACIONALES

 

CIMENTACIÓN CIMENT ACIÓN DE UNA PRESA CONDICIONES GEOTÉCNICAS: - RESISTENCIA Y EST ESTABILIDAD ABILIDAD TANTO TANTO DEL DEL MACIZO MACIZO DE CIMENTACIÓN COMO DE LOS ESTRIBOS - DEFORMABI DEFORMABILIDAD LIDAD COMP COMPATIBL TIBLE E CON LAS CARGAS DE LA P PRESA RESA - ESTANQUEIDAD ESTANQUEIDAD DE L LA A CIMENTACIÓN CIMENTACIÓN Y CONTROL DE LAS FUERZAS DE FIL FILTRACIONES TRACIONES - (LICUEFACCIÓN, ESTABILI ESTABILIDAD DAD FRENTE A SISMOS SISMOS YCOLAPSOS, SUS EFEC EFECTOS TOS INDUCIDOS INDUACTIVAS, CIDOS DENSIFICACIÓN, FALLAS ETC) - ESTABILI ESTABILIDAD DAD FRENTE A MOVIMIE MOVIMIENTO NTOS S DE TERRENO (DESLIZAMIENTOS, (DESLIZAMIENT OS, HUNDIMIENTOS, SUBSIDENCIAS, ETC)