La presa Teton

LA PRESA TETON DANIEL SEMPERE REYES

La presa Teton Especificaciones

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Represa del río Teton (Idaho) Construida en 1975 Presa de materiales sueltos compactados  Altura de 93 metros y volumen volumen embalsado de 365.000 metros cúbicos Proyectada para protección ante avenidas, deposito de riego y fuente de energía hidroeléctrica Falló en 1976 matando 14 personas y produciendo perdidas valoradas alrededor de un billón de dólares Existe multitud de documentación de acceso libre y gratuito sobre el estudio est udio de este desastre publicada por el departamento del interior estadounidense y una comisión independiente de investigación en la que intervinieron personas como Casagrande

La presa Teton Especificaciones

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El núcleo central y el rastrillo, o cuña triangular inferior, es de limos eolicos compactados por rodillo vibratorio en tongadas de 15 cm. Los espaldones son de material granular, arena y gravas de alta permeabilidad permeabilida d compactados a una densidad baja compactados por tractores de orugas y rodillos neumáticos La puntera aguas abajo es una capa de escollera en capas de un metro cada una

Especificaciones

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La presa Teton

En las presas de tierra se ha de asegurar que el manto de arenas aguas abajo, que esta cubriendo el núcleo tenga permeabilidad alta y esté conectado a un sistema de desagüe en la base de la presa. De esta forma el agua de filtración “se elimina” dentro del cuerpo de la presa y se evita que alcance el paramento de aguas abajo, donde puede causar erosiones, huecos y tunelaciones que facilitarian una rapida erosión del cuerpo de presa.

La presa Teton Especificaciones

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La roca sobre la cual se asentaba el cuerpo de presa es de una mineral llamado riolita, roca volcánica de la época terciaria, ampliamente fisurada y permeable Se ejecutaron trabajos de impermeabilización, vertidos de lechada y versiones simples de jet grouting, desgraciadamente este trabajo no fue sistemático

 Alzado de presa y corte en alzado alzado de estratos y materiales

Especificaciones.

La presa Teton

En estas imágenes se muestran donde se realizaron los trabajos de impermeabilización del suelo (arriba). Y donde se situaron los sondeos (abajo).

La presa Teton Especificaciones

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Los espaldones se permitían compactar en un rango de (-3,5% a +1%) del grado de humedad optima La pantalla impermeable estaba situada en el espaldon de aguas arriba El núcleo de limos era poco plástico y estaba mas compactado por el lado seco El día 5 de junio de 1976 se produjo el fallo catastrófico de la presa

La presa Teton El fallo

10.45h. Se observa un creciente reguero de agua manando desde el estribo izquierdo de la presa

11.20h. Después de intentar frenar el reguero mediante bulldozers este sigue creciendo

La presa Teton El fallo

11.30h. Después de tragarse los bulldozers, en la presa aparece un segundo agujero, la cantidad de agua vertida pasa de 1500 l/s a no

11.55h. Aparece una brecha en el tercio superior de la presa

La presa Teton El fallo

Fallo catastrófico de la presa, en las imágenes superiores, vemos a la izquierda el colapso. A la derecha la presa esa misma tarde. Se habían vertido unos 300 millones de metros cúbicos

Los primeros análisis

Indicaron: - Que habiendo realizado un total de 2167 ensayos, el contenido de humedad de la presa era un 1,2% inferior al optimo. Incluso se encontraron zonas con una humedad mas baja y por lo tanto mucho menos compactadas. - El núcleo tenia un contenido en arcilla bajo; sumado a una mayor compactación por el lado seco, hace que el material sea inestable y propenso al colapso bajo acción de la humedad. - Ensayos edometricos de humedecimiento realizados con el limo compactado bajo carga indican compresiones variables entre el 6 y 9%. - Los limos de baja plasticidad son propensos a erosión en contacto con cursos de agua. - Los test de resistencia de penetración dieron unos resultados que decrecían en proporción a la profundidad a la que se hacia el ensayo. - En las trincheras de exploración se detecto, localizado en el núcleo y el rastrillo, estratos de color negro, que se adjudicaron a materiales orgánicos, compresibles y colapsables.

La presa Teton

En la foto superior podemos observar una de estas trincheras de exploración realizadas después del accidente.

Los primeros análisis

La presa Teton

Sismicidad Desde el principio la sismicidad fue descartada, a pesar de encontrarse en una de las zonas mas activas donde confluyen fallas muy importantes; clasificada como zona 3, riesgo sísmico alto. Significa intensidad VIII en la escala modificada de Mercalli. Podemos observar en el mapa de la diapositiva siguiente como la presa se encuentra a menos de 50 millas (80 kilómetros) ki lómetros) del parque de Yellowstone y de la zona de fallas del cañón del colorado.

La presa Teton Los primeros análisis

Sismicidad. El movimiento mas fuerte registrado en la etapa de funcionamiento de la presa fue de 1,7 en la escala de Mercalli (ML), insuficiente para poder trastornar la integridad de la presa. Durante el periodo de llenado de la presa el máximo movimiento sísmico producido fue de 0,1M L

La presa Teton Causas del fallo. Tubificacion.

La influencia de la compactación sobre la capacidad de erosión es muy alta. Los estudios indican que la erosibilidad del material granular depende de manera muy importante de la densidad y la presión. Por lo tanto en las zonas donde por profundidad o fallo, el índice de compactación de los materiales granulares, era bajo, el potencial erosivo del material crecía de manera sensible. El proceso erosivo comenzaba a través de zonas donde la pantalla no era impermeable en su totalidad.  Arrastraba finos y a través de las grietas se iba filtrando hacia la base de la presa y el rastrillo. Este arrastre producía un fenómeno f enómeno denominado “tubificacion”. Es decir, se crea una microtuberia por donde el agua filtra y arrastra finos. El proceso se multiplica en función de la seccion secc ion de esta tubería y el caudal, siendo proporcional a la seccion, consigue arrastrar cada vez mas finos, f inos, haciendo que el proceso sea sinergico y aumente progresivamente.

La presa Teton Causas del fallo.

En este proceso la porosidad y el grado de fisuracion del suelo donde se asentaba la presa, riolita; magnificaba y aceleraba el proceso. La presión hidrostática en la zona del rastrillo y la base de la presa era vertical y generaba bulbos y deformaciones en la base, así como las presiones hidrostáticas en el eje x, también influían en la erosión.

Causas del fallo.

La presa Teton

Uno de los procesos mas complicados de analizar,, fue la existencia de grietas verticales analizar en la base de la presa. El proceso era la conjunción de determinados factores. La presión hidrostática en los ejes X e Y y la presencia de la roca fisurada. Las condiciones precisas se daban en la base de la presa. El proceso ocurría cuando la presión hidrostática vertical fluye por entre las juntas del material granular y la roca, “despegando” las unas de las otras. La presión horizontal se encarga de separar paulatinamente ambas capas. Cuanto mas separada, mas presión hidrostática vertical entra en juego, y progresivamente el material granular se separa de la roca, y el material se va erosionando, favoreciendo el fenómeno de tubificacion.

Causas del fallo.

La presa Teton

El fenómeno de tubificacion en el cuerpo de presa quedara mas claro con las siguientes diapositivas.

El fenómeno ocurre de derecha a izquierda. Primero se genera la corriente, desde aguas arriba hasta aguas abajo. En la parte central comienza una turbulencia que acaba por generar perdidas de material por infiltración.

Causas del fallo.

La presa Teton

Finalmente se acaba produciendo la tubería. En este momento el nivel de agua empieza a ascender desde la base del rastrillo hacia arriba a medida que el caudal que circula por la tubería empieza a aumentar aumentar.. En al fotografía lateral podemos observar una de las “tuberias” formadas en el tercio superior del estribo izquierdo.

La presa Teton

Causas del fallo. Efecto arco

Otro de los aspectos que se investigaron fue la influencia del llamado efecto arco. Ocurre cuando hay zanjas de altura considerable y paredes verticales. Este efecto consiste en la transmisión de fuerzas hacia las paredes laterales dejando un determinado volumen de fino con una presión relativamente baja. Este efecto ocurría en varias zonas, la primera es la zona del rastrillo. Esta representado en el diagrama de superior derecho. La transmisión se realiza hacia las paredes de la zanja. El centro de la misma se encuentra desprovisto de presión. En algunos casos la reducción de tensiones alcanzaba el 45% de la tensión efectiva, del cuerpo de presa.

Causas del fallo.

Otro sitio donde ocurre este efecto arco, era, en las discontinuidades del suelo. Las cargas se transmitían hacia las paredes de roca dura, dejando al relleno granular sin presión. El dibujo derecho demuestra claramente como ocurría. Estos efectos podían ocurrir de manera simultanea, y la reducción de presión en el material granular era acumulativa.

La presa Teton

La presa Teton Causas del fallo. Tubificacion + Arco

En definitiva, el gran problema del efecto arco en la zona del rastrillo, es la perdida de presión en el material granular. granular. La perdida de presión se traduce también como perdida de compactación. Recordemos que el fenómeno de tubificacion se multiplicaba en función de la menor compactación de un material.  Así pues el el fenómeno de la tubificacion tubificacion se ve alimentado, alimentado, en parte parte por el efecto arco. Esta suma de acciones, fue la que acabo provocando que se fueran creando “tuberias” por las que fue pasando cada vez mas caudal. El aumento del caudal ,aumento la perdida de finos, creo mas presión hidrostática, que fue inundando el cuerpo de presa, aumentando a su vez el efecto arco. Lo que condujo finalmente a una gigantesca grieta en el tercio superior uno de los estribos de la presa que acabo con ella.

La presa Teton Recapitulación. La catástrofe fue causada por: Roca muy fisurada, de muy difícil difíc il impermeabilización. Material del núcleo erosionable, colapsable y frágil. Zanjas del rastrillo muy peraltadas, favoreciendo el efecto arco.  AUSENCIA DE FILTROS FILTROS DE DRENAJE La presa Teton Teton carecía de filtros de drenaje que pusieran en contacto c ontacto las paredes del limo compactado del rastrillo con las paredes de roca. Se cree que esta medida por si sola, hubiera podido salvar la presa.

El accidente de la presa Teton reforzó el hecho, ya conocido, de la importancia de los filtros de protección en todas las l as superficies aguas abajo en contacto con núcleos impermeables.

La presa Teton

Bibliografía. LAS CATASTROFES Y EL PROGRESO DE LA GEOTECNIA. De Eduardo Alonso Pérez de Agreda. REPORT TO U.S. DEPARTMENT OF THE INTERIOR AND STATE OF IDAHO ON FAILURE OF TETON DAM BY INDEPENDENT PANEL TO REVIEW CAUSE OF TOTON DAM FAILURE. (Comision independiente) Fuente: USBR Library. Real Academia de Ingenieria.

La presa Teton no se reconstruyo.

Estado actual de la presa Teton