RECORDANDO ALGUNOS CONCEPTOS RELATIVOS AL AGUA EN MOVIMIENTO, MOVIMIENTO AL AGUA QUIETA Y A TERZAGHI, ENTRE OTROS

Transcripción

1 REORDNDO LGUNOS ONEPTOS RELTIVOS L GU EN MOVIMIENTO, L GU QUIET Y TERZGHI, ENTRE OTROS El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad En nestro mndo, calqier evento físico implica na conversión de energía de na a otra de ss múltiples formas Estas transformaciones de energía tienen lgar de acerdo a ciertas reglas bien definidas, id siendo la principal i qe no se pede obtener algo a cambio de nada. La energía no pede ser creada ni destrida, de forma qe la cantidad total de energía presente antes y despés de calqier transacción física no cambiará. Gordon, J.E. (1986) RG TOTL. EUIÓN DE ERNOUILLI. En los problemas de fljo la forma de expresar la energía en n determinado pnto del flido en movimiento sele definirse a partir del llamado trinomio de ernolli : H z + 2 v + 2g,donde H es la carga idrálica total, qe se descompone en tres smandos: z: altra geométrica, qe se mide desde n plano de referencia z 0 elegido arbitrariamente. / : altra de presión, siendo la presión de aga en el pnto considerado y la densidad del aga. v 2 /2g: altra de velocidad, donde v es la velocidad de fljo en el pnto considerado y g la aceleración de la gravedad.

2 El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad En el caso ideal de n flido perfecto e incompresible sjeto a n fljo permanente y estacionario, ernoilli (1738) demostró qe la carga idrálica total se mantiene constante. z 2 v + + z + + 2g v 2 2g NOT: Un flido es perfecto cando s viscosidad es nla, y es incompresible cando s densidad es constante. El fljo es permanente cando la masa flida qe atraviesa calqier sección por nidad de tiempo es constante, y es estacionario cando la velocidad en calqier pnto no cambia a lo largo del tiempo. Los flidos reales, como el aga, no son perfectos, de forma qe calqier obstáclo qe se oponga al lfljo entre dos pntos prodce na pérdida édd de la carga H. De eco, para qe exista fljo es necesaria na diferencia de carga idrálica, de manera qe el aga circla desde pntos de mayor carga (H ) acia pntos de menor carga (H ). La diferencia H H H representa el trabajo gastado para vencer la resistencia del obstáclo, o lo qe es lo mismo, la parte de energía empleada para ello. El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN REPOSO. PRESIONES HIDROSTÁTIS. Un caso particlar y my abital de mantenimiento de la carga total corresponde a sitaciones en las qe el aga está en reposo (condiciones idro-estáticas ) ya qe, anqe s viscosidad no sea nla, al no existir movimiento no tiene sentido pensar en obstáclos qe se opongan a él. omplementariamente, al ser nla la velocidad de fljo, el trinomio de ernoilli qeda redcido a n binomio: Ejemplo: z + z + z se denomina altra piezométrica En la presión intersticial es la atmosférica. doptamos el criterio de medir presiones relativas (por encima de la atmosférica), de forma qe O z + z ( z z ) ---- y lo conocido por todos es qe: La presión idrostática en n pnto de n flido sitado a na profndidad dada bajo s sperficie libre, es igal al prodcto de la densidad del flido por dica profndidad.

3 El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN REPOSO. PRESIONES HIDROSTÁTIS. Lo qe medimos en n piezómetro* cando se estabiliza, es la altra de presión. (Nótese qe dentro del tbo, cando se estabiliza, las condiciones son idrostáticas) ( z z ) z z * qe pede ser simplemente n tbo, de diámetro mco más grande qe na partícla de selo El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN MOVIMIENTO. L PÉRDID DE RG El selo es n conjnto de partíclas entre las qe existen ecos o poros interconectados, de manera qe el aga pede flir a s través. omo es fácil imaginar, el camino de filtración reslta bastante tortoso, ya qe el aga a de sortear la gran cantidad de obstáclos qe sponen las partíclas del selo. En consecencia, en el proceso se prodcirán pérdidas de carga idrálica (H). Tomada de González Vallejo, L. et al (2000) Si el aga se meve desde n pnto acia no, es porqe H > H. HH -H es la energía gastada en el proceso.

4 El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN MOVIMIENTO Y L LTUR PIEZOMÉTRI lgnas observaciones previas: La carga idrálica se expresa: H z v 2g La velocidad de fljo en el selo es my peqeña. Por ejemplo, n valor elevado de ésta sería del orden de 0,6 m/min, lo qe daría lgar na altra de velocidad (v 2 /2g) extremadamente peqeña, de tan sólo 5x10-6 m. Es despreciable en comparación con los dos otros términos de H. En definitiva, la energía o carga idrálica del fljo de aga en el terreno se pede redcir a la altra piezométrica: z + Recordatorio: El aga, la altra piezométrica, por qé ay fljo y cánto cesta EL GU EN MOVIMIENTO. GRDIENTE HIDRÁULIO z + Tomada de González Vallejo, L. et al (2000) EL GU SE MUEVE DESDE UN PUNTO HI UNO PORQUE L LTUR PIEZOMÉTRI EN ES MYOR QUE EN : > ENTRE Y SE PRODUE UN PÉRDID DE RG -

5 El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN MOVIMIENTO. L PERMEILIDD La mayor o menor facilidad para qe se prodzca fljo será fnción de la granlometría del selo. Si definimos el coeficiente de permeabilidad k del selo como n parámetro qe informa sobre la mayor o menor facilidad de circlación del aga a s través, dico coeficiente k dependerá de: La granlometría, es decir, la distribción de tamaños de los granos del selo (y por lo tanto de ss poros), siendo k menor canto más peqeñas sean las partíclas del selo. La densidad del selo, abida centa qe, para na misma granlometría, canto más denso sea el terreno menor será s volmen de ecos, y menor será también k. La forma y orientación de las partíclas, ya qe si las condiciones de sedimentación dan lgar a orientaciones preferenciales, la permeabilidad podrá variar sstancialmente en fnción de la dirección ió de fljo (anisotropía general: k x ky kz). El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad VLORES TÍPIOS DE PERMEILIDD Tipo de selo K (cm/s) Grava pobremente gradada (GP) 1 Grava niforme (GP) 0,2 1 Grava bien gradada d (GW) 005 0, ,3 rena niforme (SP) ,2 rena bien gradada (SW) ,1 rena limosa (SM) rena arcillosa (S) Limo de baja plasticidad (ML) rcillas de baja plasticidad (L) El coeficiente de permeabilidad fe ennciado por primera vez por Darcy (1856). Se mide en nidades de velocidad (m/s ó cm/s son las más abitales) y es qizás el parámetro geológico-geotécnico qe registre mayores variaciones en fnción del tipo de selo

6 Un inciso. Terrenos granlares INDIE DE DENSIDD I D e e max max e e min e max e min e corresponde a la densidad mínima corresponde a la densidad máxima es el índice de poros real I D (%) Descripción calitativa del estado del selo 0-15 My flojo Flojo Medianamente denso Denso My denso Un inciso. Terrenos granlares

7 Un inciso. Terrenos granlares MÁS PLIIONES. ESTIMIÓN DE L PERMEILIDD. Esto es my intitivo: partíclas grandes ecos grandes permeable (y viceversa) Para arenas se peden obtener órdenes de magnitd de la permeabilidad) a partir de la granlometría (para material niforme, Hazen: k(cm/s)100d 2 10 ) y, mejor aún, de s combinación con la densidad relativa (el grado de empaqetamiento o estibación de los granos del selo. (Ver más adelante). Tomadas de Soers, J.P. (2007) El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN MOVIMIENTO. GRDIENTE HIDRÁULIO De nevo, si el aga se meve desde n pnto acia no, es porqe >.Entrey se prodce na pérdida de carga - Tomada de González Vallejo, L. et al (2000) Se define el gradiente idrálico (i) como la pérdida de carga por nidad de longitd: i L L

8 El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad EL GU EN MOVIMIENTO. L LEY DE DRY El fljo de aga pede ser de dos tipos: laminar y trblento. El régimen de fljo se considera laminar cando las trayectorias de las gotas de aga (las líneas de corriente) no interfieren nas contra otras. En caso contrario, se trata de n fljo trblento. Para el estdio de filtraciones en el terreno, salvo en algnos casos especiales de selos de gran permeabilidad, de fljo atravésdegrandes fisras, fljo en karst, etc., se sele considerar qe el régimen es laminar. En estas condiciones es aplicable la llamada ley de Darcy, ysepede sponer qe la velocidad de fljo es proporcional al gradiente idrálico: v ki k L El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad Ejercicio a resolver por los almnos La colmna estratigráfica ti bajo la sperficie i orizontal de n amplio valle está formada por 3 m de gravas gresas sitadas sobre n depósito de 12 m de arcilla. ajo la arcilla srge n estrato de areniscas fisradas de alta permeabilidad. El nivel freático en la capa de gravas se sitúa a 0,6 m bajo la sperficie del terreno. De otro lado, en el sstrato de areniscas el aga se encentra en condiciones artesianas, con na altra piezométrica de 6 m por encima de la sperficie del terreno. dmitiendo qe en la capa de gravas, por s elevada permeabilidad, las condiciones son idrostáticas, se pide determinar en la capa de arcillas: la ley de presiones intersticiales. el gradiente idrálico la presión intersticial en n pnto intermedio P, sitado a 6 m de profndidad bajo la sperficie. Tomar 9,81 kn/m 3.

9 Ferzas de filtración 1.- El fljo de aga tiende a arrastrar al selo. representa la energía gastada en resistir la ferza de arrastre. 2.-Silasferzasqeseresistenalfljosonmenoresqe la ferza erosiva de éste, las partíclas de selo podrán ser arrastradas por el aga. 3.- Las ferzas resistentes a la erosión dependen de la coesión del selo, de s granlometría, compacidad y densidad, siendo los selos más ssceptibles a sfrir a arrastre las arenas finas, niformes y flojas. 4.- Por s parte, la ferza de arrastre del aga depende del gradiente idrálico ( /l). DISTRIUIÓN DE PRTÍULS. GRNULOMETRÍ MÁS PLIIONES. ONTROL DE L EROSIÓN INTERN. FILTRO. ONDIIONES DE Esto es también intitivo: Se trata de permitir el fljo pero evitar arrastres. Para ello se interponen capas filtro. Obviamente a de aber na cierta relación entre los tamaños de los selos contigos.

10 DISTRIUIÓN DE PRTÍULS. GRNULOMETRÍ. ONTROL DE L EROSIÓN INTERN. ONDIIONES DE FILTRO EJEMPLO: UREU OF RELMTION (PRESS) RRSTRE: PERMEILIDD: D 15 < 5 d 85 D15 a < < d 15 b Selo a b Uniforme d 60 /d 10 3 a No niforme, granos redondeados No niforme, granos anglares 6 18 FORMRELTIVDELSURVS: proximadamente paralelas y D c < 50 < d Selo c d Uniforme d 60 /d 10 3 a No niforme, granos redondeados d 50 No niforme, granos anglares 9 30 DISTRIUIÓN DE PRTÍULS. GRNULOMETRÍ TETON DM (EROSIÓN INTERN) El 5de Jnio de 1976 a las 8:30 se observaron dos fisras en la margen dereca de la presa. las 10:0000 se abrió otra grieta cerca de la coronación. Se intentaron sellar las grietas con blldozers pero el proceso se aceleró. Los obreros yeron de la zona cando na neva gran grieta se abrió ycreó n agjero qe se tragó las máqinas. las 11:57 la presa se rompió, arrojando toda el aga embalsada agas abajo.

11 DISTRIUIÓN DE PRTÍULS. GRNULOMETRÍ TETON DM (EROSIÓN INTERN) DISTRIUIÓN DE PRTÍULS. GRNULOMETRÍ PRES DE PUENTES (LOR) Finalizada en El mayor embalse de España en esa época. Se pensaba cimentar la presa en roca competente, pero al comenzar la excavación, la falta de medios y la idea de qe la roca estaría bastante profnda icieron cambiar el proyecto. En los estribos, la presa terminó apoyando en roca, pero en la parte central se pilotó atravesando na capa de arenas (pilotes de 6,70 m encepados en 2,50 m de ormigón). El 30 de bril de 1802, tras dos días de intensas llvias qe llegaron a llenar casi totalmente el embalse (47 m), se prodjo la rotra. las 2:30 el aga salía abndantemente con color rojo intenso por el pie de la presa. Hbo varias explosiones, y se abrió n gran eco (17 x 33 m). En na ora desembalsó casi 30 Hm 3. Hbo al menos 600 mertos.

12 Ferzas de filtración. Sifonamiento El arrastre de selo sele prodcirse de forma localizada, lo qe es debido a la eterogeneidad del terreno, a la existencia de fisras, ec (fljo no omogéneo). Si se prodce na concentración de fljo (y gradiente) sficiente en las proximidades de la sperficie de salida, las primeras partíclas de selo podrán ser arrastradas. continación, al mantenerse aproximadamente la diferencia de altra piezométrica ( ) pero disminir el recorrido de la filtración (L) por la pérdida de selo, se incrementa el gradiente y también la ferza erosiva. De esta forma, el mecanismo de erosión pede remontar progresivamente acia el interior del terreno asta, en caso extremo, condcir a la rina de la propia obra o de las adyacentes. Para establecer la ssceptibilidad de n selo frente a la erosión interna se peden llevar a cabo ensayos específicos de laboratorio (véase Jiménez Salas, J.. y Jsto lpañés, J.L., 1975). Ferzas de filtración. Sifonamiento Tres casos básicos para terminar de comprender ga en reposo (idrostática) Fljo ascendente Fljo descendente d Recipiente (permeámetro) con na masa de selo de altra (L), qe se spondrá constitido por na arena fina, confinado entre dos rejillas. Por encima del selo existe na lámina de aga libre, cya cota se mantiene constante en todo momento (pnto D). Por debajo del selo el permeámetro se conecta a n condcto qe termina en otro recipiente anexo, siempre lleno de aga (asta el pnto ), pero qe pede moverse acia arriba o acia abajo a volntad. Finalmente, desde el interior de la masa de selo se peden disponer nos piezómetros abiertos (P1, P2).

13 Ferzas de filtración. Sifonamiento ga en reposo (idrostática) 1.- omo el aga está en reposo, no ay pérdida de carga ( 0), y la altra piezométrica () es constante en calqier pnto del flido) c D P1,P2 z 2.- Eligiendo pntos de conocida (sperficie libre, por ejemplo), se pede determinar en calqier otro pnto del flido: z + ; L + L L + L + z L + L z + ; L + L 0 + (L + L) ) 3.- Tensiones totales verticales 4.- Tensiones efectivas verticales σ v σ v L L + L sat σ' v σ' σ v v σ v L ( 0 sat ) Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo ascendente 1.- asta con observar la sperficie libre en y en D (y en los piezómetros), para comprender qe > D, qe por lo tanto ay fljo de a D y qe la pérdida de carga entre ambos es. Dica pérdida se prodce al atravesar el selo (se spone qe en el condcto no ay pérdidas, y en la zona sperior de los recipientes tampoco) 2.- l sponer qe no ay pérdidas de carga donde no ay selo (en el condcto y en los recipientes speriores ), se pede calclar en los pntos extremos del selo, y : D z + z L + L + D z D + z D L + L 3.-Sponiendo qe la pérdida de carga es constante (selo omogéneo), el gradiente (fljo ascendente) será: L L L D P1 P2 i z 2 z 1

14 Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo ascendente 4.- partir de en cada pnto se peden calclar la ley de presiones intersticiales en el selo, qe reslta sperior la idrostática L + L + z (L + L + ) D L + L z + L + L Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo ascendente 5.- Las presión vertical efectiva en reslta entonces (menor qe en el caso idrostático): σ' σ' v σ v ( L + L sat ) (L + L + ) σ' v L ( sat ) v L ( sat ) i L L ( sat i 6.- La expresión de σ v sgiere qe si () (i) es sficientemente grande, la presión efectiva en podría resltar nla, sitación qe se conoce como sifonamiento. En estas condiciones, n selo sin coesión pierde completamente s resistencia al corte y pasa a comportarse como n flido. Un ejemplo típico de este caso serían las arenas movedizas )

15 Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo ascendente 7.- En definitiva, el sifonamiento (σ v 0) se alcanzaría para n gradiente determinado i, llamado gradiente crítico: sat i 0 i sat 8.- NOT: Si se tiene en centa qe n orden de magnitd abital para la densidad satrada de n selo es sat 20 kn/m 3 y qe la densidad del aga es próxima a 10 kn/m 3, el gradiente crítico sele encontrarse en torno a i 1. Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo ascendente 7.-Es evidente qe en problemas reales qe impliqen n fljo de aga se a de comprobar qe se centa con n grado de segridad sficiente frente a fenómenos de este tipo. En la normativa española de edificación, el gradiente máximo permitido es 0,5 (factor de segridad F2 frente al sifonamiento).

16 Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo ascendente Ejemplos: excavación entre pantallas, etc. Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo descendente 1.- la lámina de aga del recipiente anexo se encentra por debajo de la lámina de aga del permeámetro. En estas circnstancias la diferencia de altra piezométrica originada es contraria a la del caso anterior (fljo descendente en el selo). Las altras piezométricas en los pntos extremos del selo serán: z + z L + L D D z D + z D L + L 2.-Sponiendo qe la pérdida de carga es constante (selo omogéneo), el gradiente (fljo descendente) será: L L P L z 2 D 2 P1 i z 1

17 Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo descendente 3.- partir de en cada pnto se pede calclar la ley de presiones intersticiales en el selo, qe reslta inferior a la del caso idrostático: D L + L z + L + L L + L z (L + L ) Ferzas de filtración. Sifonamiento Fljo descendente 4.- Las presión vertical efectiva en reslta entonces (mayor a la idrostática): σ' v σ v σ' ( L v L ( sat + L sat ) (L + L ) ) +

18 El aga, la altra piezométrica, el fljo y la permeabilidad Ejercicio a resolver por los almnos La colmna estratigráfica bajo la sperficie orizontal de n anco valle está formada por 3 m de gravas gresas sitadas sobre n depósito de 12 m de arcilla. ajo las arcillas srge n estrato de areniscas fisradas de permeabilidad elevada. El nivel freático en la capa de gravas se sitúa a 0,60 m bajo la sperficie del terreno. De otro lado, en el sstrato de areniscas el aga se encentra en condiciones artesianas, con na altra piezométrica de 6 m por encima de la sperficie del terreno. Las densidades aparentes de los distintos estratos de selo son: Gravas (por encima del N.F.): g1 16,8 kn/m 3 Gravas satradas (por debajo del N.F.): g2 20,8 kn/m 3 rcilla (satrada): a 21,6 kn/m 3 Es necesario realizar na gran excavación en seco en el valle, para lo cál la cota de aga en el interior de la excavación a de sitarse en el fondo de la misma. Se pide determinar a qé profndidad se alcanzarían las condiciones de sifonamiento: Si se mantienen las condiciones artesianas de las areniscas. Si se instalan pozos de alivio qe depriman la altra piezométrica en las areniscas 5 m. NOT: Se spondrá qe la densidad del aga es 9.81 kn/m 3. Se spondrá qe en las gravas no ay pérdida de carga. El postlado de Terzagi (1936) Definición de presión (tensión) efectiva (selos satrados). Las tensiones en calqier pnto de n plano qe atraviesa na masa de selo peden ser calcladas a partir de las tensiones principales totales σ 1, σ 2,σ 3 qe actúan en ese pnto. Si los poros del selo se encentran rellenos de aga bajo na presión, las tensiones principales totales se componen de dos partes. Una parte,, llamada presión netra o presión intersticial, actúa sobre el aga y sobre las partíclas sólidas en todas direcciones y con igal intensidad. Las diferencias : σ 1 σ 1, σ 2 σ 2, σ 3 σ 3 representan n exceso de presión sobre la presión netra, y actúan exclsivamente en la fase sólida del selo. Estas fracciones de las tensiones principales totales se denominan tensiones efectivas. alqier efecto medible debido a n cambio de tensiones, tal como la compresión, la distorsión o la modificación de la resistencia al corte de n selo, es debido exclsivamente a cambios en las tensiones efectivas.

19 El postlado de Terzagi (1936) OROLRIOS: 1.- Si no ay cambio de volmen ni distorsión, no existe cambio en las tensiones efectivas 2.- Un amento de σ casa compresión y amento de resistencia 3. - Una redcción de σ origina entmecimiento (incamiento) y pérdida de resistencia OMENTRIOS: 1.- El postlado no tiene en centa fenómenos dependientes del tiempo (flencia, etc). 2.- Sirve sólo para selos satrados. 3.- Es n concepto establecido empíricamente (na ipótesis de trabajo). No entra en la forma de transmisión de las tensiones entre las partíclas de selo. 4.- Tampoco indica cómo se distribye en las inmediaciones de las partíclas. La presión intersticial es la qe mediría n piezómetro, mco más grande qe na partícla de selo. Tensiones elementales σ v σ v - Sin nivel freático Nivel freático intermedio σ ap z v 0 σ' ap z v Nivel freático en sperficie σ v sat z z σ' v sat σ' v σ v ap z 2 ( - ) z ' z ap z 1 z 1 + ( + sat sat z 2 ) z 2

20 Tensiones elementales Ejercicio a resolver por los almnos La colmna estratigráfica bajo la sperficie orizontal de n anco valle está formada por 3 m de gravas gresas sitadas sobre n depósito de 12 m de arcilla. ajo las arcillas srge n estrato de areniscas fisradas de permeabilidad elevada. Las condiciones idrogeológicas resltan idrostáticas, con n nivel freático sitado a 0,60 m bajo la sperficie del terreno. Las densidades aparentes de los distintos estratos de selo son: Gravas (por encima del N.F.): g1 16,8 kn/m 3 Gravas satradas (por debajo del N.F.): g2 3 20,8 kn/m rcilla (satrada): a 21,6 kn/m 3 Se pide dibjar las leyes de tensiones verticales totales, presiones intersticiales y tensiones verticales efectivas en las capas de selo ( 3 10 kn/m ). Solción: EJEMPLO PRÁTIO (a resolver por los almnos) Una capa de arcilla de 10 m de espesor descansa sobre n estrato permeable de gravas. El nivel freático se encentra en la sperficie, permanentemente alimentado por n crso de aga cercano. Se coloca na tbería piezométrica en el teco de las gravas y se observa qe s nivel piezométrico i está deprimido id por los continos bombeos b de la zona, y qe el aga sólo sbe 3 m y se estabiliza. Se pide: 1.- Dibjar las leyes de presiones verticales, totales y efectivas, en la capa de arcilla. Definir el régimen de fljo y calclar l el gradiente. 2.- Transcrridos varios años, se deja de bombear aga de la capa de gravas, y s régimen pasa a ser idrostático, definido por el nivel freático en sperficie. En esta condiciones dibjar de nevo las leyes de presiones anteriores, y establecer el grado de sobreconsolidación ió de la arcilla. (Tomar sat 21 kn/m 3 para la arcilla 10 kn(m 3 para el aga).

21 ÓMO SE DEFORM EL SUELO STURDO? INTRODUIÓN L ONSOLIDIÓN Por s istoria geológica el selo tiene na estrctra efectos prácticos, tanto las partíclas del selo como el aga son indeformables, de forma qe los cambios de volmen o las distorsiones del selo se deben a na reordenación de ss partíclas, qe giran y/o deslizan nas sobre otras: Tomadas de González Vallejo, L. et al (2000) Esqeleto sólido del selo MTERIL ompresibilidad volmétrica / (m 2 /MN) Partíclas de selo 1,5-3, ,03 0,06 ga 0, aja compresibilidad 0, lta compresibilidad 1,5 300 VV σ ' V Si el selo está satrado: ompresión: No es más qe na redcción de ecos y n reordenamiento de las partíclas acia na estrctra más densa Hincamiento: mento de ecos, con reordenamiento de partíclas acia na estrctra más abierta (menos densa) ÓMO SE DEFORM EL SUELO STURDO? En definitiva: INTRODUIÓN L ONSOLIDIÓN Para qe el SUELO STURDO REDUZ SU VOLUMEN se an de redcir los ecos, es decir, SE H DE EXPULSR GU. Las partíclas se reordenan en na estrctra más densa (más resistente) Para qe el SUELO STURDO UMENTE SU VOLUMEN an de amentar los ecos, es decir, H DE ENTRR GU. Las partíclas se reordenan en na estrctra más abierta (menos resistente) PERO.. EL GU SÓLO SE MUEVE POR DIFERENIS EN LTUR PIEZOMÉTRI!!!! z +

22 ÓMO SE DEFORM EL SUELO STURDO? INTRODUIÓN L ONSOLIDIÓN ONEPTO DE ONSOLIDIÓN Tomada de González Vallejo, L. et al (2000) l cargar el terreno se prodcen cambios inmediatos en las tensiones totales qe actúan sobre él ( σ v ). Si el selo se encentra satrado, el postlado de Terzagi establece qe estos incrementos de tensión total podrán dá dirigirsei i a incrementar las tensiones efectivas y/o las presiones intersticiales: σ σ + El efecto de na carga no infinitamente it t extensa no pede afectar al niverso entero. Estará limitado a na cierta zona de inflencia (ver figra). En consecencia, sólo esa zona del selo sfrirá los cambios de tensión y, en particlar, la evental sobrepresión intersticial ( ) generada por la carga. Fera de la zona de inflencia las condiciones iniciales de eqilibrio (σ 0, 0 ) se mantendrán inalteradas plicación de tensiones en selos satrados. oncepto de consolidación. ONEPTO DE ONSOLIDIÓN σ σ + La diferencia de presión intersticial (y de altra piezométrica ) así prodcida dará lgar a n fljo de aga, qe se dirigirá desde el interior de la zona de inflencia (mayor ) acia el exterior de la misma (menor ). El proceso será lógicamente transitorio, i ya qe a medida qe se prodzca el fljo de aga, irá disminyendo la sobrepresión intersticial en el interior de la zona de inflencia. De eco, el fljo cesará cando ya no existan sobrepresiones intersticiales y se alcancen de nevo en toda la masa de selo las condiciones de eqilibrio qe marqen las condiciones idrogeológicas g de contorno ( 0 0; 0 en el caso de la figra.

23 plicación de tensiones en selos satrados. oncepto de consolidación. ONEPTO DE ONSOLIDIÓN omo en todo problema de filtraciones, i la mayor o menor facilidad para qe se prodzca el fljo (y, en este caso, la correspondiente disipación de la sobrepresión intersticial) dependerá de la permeabilidad del terreno: En n selo granlar, de permeabilidad elevada, el fljo será my rápido y la disipación ocrrirá de forma prácticamente simltánea con la aplicación de la carga (consolidará rápidamente). Por el contrario, en na arcilla de my baja permeabilidad el fljo será lento, y la disipación se podrá dilatar a lo largo de n periodo de tiempo considerable (consolidará lentamente). De los mecanismos descritos derivan dos conceptos fndamentales de la práctica abital: las condiciones de carga sin drenaje (a veces llamada, de forma confsa, carga a corto plazo ), y las condiciones de carga con drenaje (también denominada de forma confsa a largo plazo ). plicación de tensiones en selos satrados. oncepto de consolidación. La mayor o menor rapidez en disipar excesos (o defectos) de (consolidar) dependerá de: la permeabilidad del terreno la velocidad de aplicación de la carga la existencia y proximidad de zonas o capas drenantes Tomada de González Vallejo, L. et al (2000)

24 plicación de tensiones en selos satrados. oncepto de consolidación. veces cando el tiempo de espera reslta excesivo, se peden instalar elementos de drenaje en el terreno qe acortan los recorridos del aga y aceleran la consolidación (6º crso) Drenes incados (sólo drenan) olmnas de grava. Drenan y referzan Tomada de González Vallejo, L. et al (2000) ILIOGRFÍ -Jiménez Salas, J.. y Jsto lpañés, J.L. (1975): Geotecnia y imientos I. ap. 5. Ed Reda. Madrid. -Uriel,. (1982): Fallos Indcidos de imentaciones. Escela de la Edificación. Madrid. - rland, J; J..; roms,. & De Mello, V.F.. (1977): eavior of fondations and strctres. State-of-te-art-report, Session 2. Proc. 9 t Int. onf. SMFE. Tokyo. - Jiménez Salas, J.. et al. (1976): Geotecnia y imientos II. Editorial Reda. Madrid. - Lancellotta, R. (1991): Geotecnica. ap. 5. Processi di consolidazione. Nicola Zanicelli editore S.p.a. ologna. - Terzagi, K. (1936). Te searing resistance of satrated soils Proc. I ISMFE, V. 1, pp Tomlinson, M.J. (1987): Fondation Design and onstrction. Longmann Scientific and Tecnical. Singapore. - Soers, J.P. et al (2007): onstrction Deatering and Grondater ontrol. 3 rd edition. i Jon Wiley & Sons, Inc. - González de Vallejo, L., Ferrer, M., Ortño, L. & Oteo,. (2002): Ingeniería Geológica. Prentice Hall. Madrid.