Módulo v Presión de Agua

CÁLCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES CON GEO-SLOPE GEO -SLOPE

MÓDULO V. PRESIÓN DE AGUA 

Índice Introducción Tema 1. Nivel de agua Tema 2. Corrección por nivel freático Tema 3. Otras opciones disponibles en otras versiones 3.1 Coeficiente R u 3.2 Distribución espacial (puntual) de presiones de poro 3.3 Distribución de presiones de poro calculadas por elementos finitos

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 Módulo V. Presión de agua

Introducción En este módulo se van a mostrar las diferentes opciones que existen para introducir el efecto del agua en la estabilidad. La limitación que lleva asociada la versión Student  no es demasiado importante ya que, aunque sólo permite el empleo de un método (el del nivel piezométrico), es el método más comúnmente empleado. Es bien conocido el efecto desestabilizador del agua en el terreno, por lo que su correcta consideración es muy importante en la bondad de los resultados obtenidos.

Tema 1. Nivel de agua Como se ha indicado anteriormente, la versión Student  del programa sólo permite el empleo de una superficie freática, seleccionándose esta opción en el menú KeyIn Analyses/Settings (Figura 1).

Figura 1. Menú KeyIn Analyses. Ficha Settings

Según se vio en el Módulo 4, la forma más realista de definir la resistencia de un suelo es en condiciones drenadas, por lo que la determinación de una adecuada presión efectiva (presión total menos presión el agua) es muy importante. La forma más fácil es definir la situación del nivel freático mediante puntos, que se pueden introducir directamente con el ratón, accediendo con el botón , o por el menú KeyIn/Pore Water Pressures, cuyo interface para introducir datos se puede ver en la Figura 2. En dicho menú, también se puede indicar si a cada tipo de material determinada le afecta la presión de  poro correspondiente al nivel freático.

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Cálculo de estabilidad de taludes con GEO-SLOPE

Figura 2. Menú KeyIn Piezometric Lines

A partir de la geometría del nivel freático, para cada base de rebanada, el programa calcula la presión de agua u, multiplicando la distancia en vertical desde la base hasta el NF por el peso específico del agua.

Figura 3. Obtención de la presión de agua en la base

En el caso de que la base de la rebanada se s itúe por encima del NF, en los gráficos aparecerá la presión de agua negativa. Sin embargo, a no ser que se haya empleado la opción avanzada de ϕ b, no se habrá considerado un incremento de resistencia debido a la succión.

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 Módulo V. Presión de agua

Tema 2. Corrección por nivel freático En general, el NF en un talud va des cendiendo a medida que nos acercamos al pie del mismo. En las zonas donde se produce el giro de las líneas de corriente, las equipotenciales dejan de ser verticales y se empiezan a curvar. El programa puede suponer que la presión de agua en la base de una rebanada está definida por la diferencia de cota entre la base de la rebanada y el NF medido en vertical (H w), o puede tener en cuenta la “no verticalidad” de las equipotenciales. En el caso de que se quiera emplear el valor corregido de la altura piezométrica, H c, en lugar de la altura “geométrica”, Hw, se debe activar la opción

Figura 4. Explicación de la corrección del nivel freático.

Si el ángulo que forma el NF en la zona atravesada por la rebanada es A, H c = H wcos2A, por lo que si el ángulo A = 0 (superficie horizontal) el valor coincide. En cualquier caso, el factor de corrección está siempre comprendido entre 0 y 1, por lo que cuando se aplica la corrección siempre la presión de poro generada es igual o menor que la que se obtendría sin aplicarla.

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Cálculo de estabilidad de taludes con GEO-SLOPE

Tema 3. Otras opciones disponibles en otras versiones La versión Full permite otros métodos para incluir en el modelo la presencia de agua. Los más importantes se comentan a continuación.

3.1. Coeficiente Ru En los libros más clásicos de geotecnia se define el valor de R u = u/(γtHs), siendo u la presión de poro, γ t el peso específico del terreno y H s la altura de la columna de suelo. Aplicando la fórmula anterior se puede obtener el valor de la presión de poro u según: u = R uγtHs. Este concepto de R u era el empleado en los primeros gráficos de cálculos de estabilidad (Bishop y Morgenstern, 1960), y por ese motivo se incluye como opción en Slope/W. Sin embargo no es recomendable su empleo ya que, entre otras cosas, no reproduce de forma adecuada a los NF que existen en las proximidades de los taludes.

3.2. Distribución espacial (puntual) de presiones de poro Si se dispone de un cálculo de red de flujo con presiones de poro, o se conoce la presión de poro en varias localizaciones, se pueden introducir en el modelo (Figura 4) para que el software realice una interpolación entre los valores suministrados.

Figura 4. Opción de generación de presión de poro conocida una distribución

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 Módulo V. Presión de agua

3.3. Distribución de presiones de poro calculadas por elementos finitos Tal y cómo se indicó en el Módulo 1, al ser el GeoSudio una Suite de programas, se pueden transferir al Slope/W los resultados de un modelo de elementos finitos realizado con otro programa de la Suite. Por ejem plo: •

Análisis de red de filtración (permanente y transitoria) realizada con SEEP/W.

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Análisis de consolidación realizado con SIGMA/W.

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Análisis sísmico realizado con QUAKE/W.

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Estudio de filtración debido a lluvias realizado con VADOSE/W.

Finalmente, sólo resta reiterar que el efecto de la presión del agua en la estabilidad es muy importante,  por lo que siempre es muy recomendable realizar una comprobación de la distribución de presiones de poro en la base que realmente se ha considerado. Las herramientas para realizar esta comprobación se verán en el Módulo 7.

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