CONTROL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS EN TALUDES. - Bucaramanga Colombia

Transcripción

1 CONTROL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS EN TALUDES Jaime Suárez Díaz D - Bucaramanga Colombia

2 El agua subterránea transita más m s fácilmente f por la capa subsuperficial de material meteorizado que por la roca sana Material meteorizado Roca sana

3 El agua trata de fluir en forma sub-paralela a la superficie del terreno simulando las formas topográficas Vista en planta El agua trata de concentrarse en los valles cóncavos c de las laderas

4 Y estos valles generalmente están n conformados por un material más m s meteorizado o por coluvion Efecto piezométrico de una lluvia En roca En suelo residual o coluvión El agua subterránea genera unas fuerzas de levantamiento facilitando los deslizamientos

5 El agua subterránea se concentra hacia la parte inferior de las laderas Al cortar el talud se puede activar un deslizamiento

6 CONTROL DE AGUAS SUBTERRÁNEAS Objetivos : DISMINUIR LA FUERZA DE SUBPRESIÓN N O LEVANTAMIENTO DESACTIVAR LA PRESION DE POROS CONTROLAR LA EROSION REDUCIR PESO DEL SUELO DISMINUIR GRADIENTES HIDRÁULICOS LAS OBRAS DE DRENAJE SON COMUNMENTE MAS ECONOMICAS QUE OTROS SISTEMAS DE ESTABILIZACION

7 LA CANTIDAD DE AGUA CAPTADA Y EL EFECTO SOBRE LAS PRESIONES DE PORO DEPENDE DE TIPO Y CARACTERISTICAS DE LOS SUBDRENES LOCALIZACION PROFUNDIDAD Y NUMERO DE SUBDRENES PERMEABILIDAD DE LOS SUELOS O ROCAS CARACTERISTICAS DEL DEPOSITO O CORRIENTE DE AGUA

8 Tipos de sub-dren : SUBDRENES DE ZANJA ZANJA CON UN ELEMENTO PERMEABLE FILTRANTE EN SU INTERIOR

9 Dibujos : JD Rogers El uso de los sub-drenes de zanja es muy antiguo Zanjas con filtro invertido utilizadas a inicios del siglo 20

10 PROFUNDIDADES DE LOS SUBDRENES DE ZANJA : Generalmente 1 a 2 metros y en ocasiones hasta 6 metros A mayor profundidad el efecto es mayor pero su construcción n es más s difícil

11 Tipos de sub-dren de zanja

12 EL TIPO DE SUBDREN A UTILIZAR DEPENDE DE DISPONIBILIDAD DE MATERIAL REQUERIMIENTOS DEL DRENAJE CAUDALES ESPERADOS FACILIDAD DE CONSTRUCCION COSTOS

13 Espaciamiento entre sub-drenes Sub-drenes paralelos La distancia entre sub-drenes depende de la permeabilidad del suelo En suelos arcillosos cada 5 metros En suelos permeables cada 10 a 20 metros

14 CURSO DE GEOTECNIA VIAL ESPECIALIZACION EN VIAS TERRESTRES UPB Sub-drenes en espina de pescado ELABORÓ : JAIME SUAREZ DIAZ

15 Requisitos que debe cumplir el material de filtro : DEBE SER GRUESO PARA FACILITAR EL PASO DEL AGUA DEBE SER GRUESO PARA QUE NO SE ESCAPE POR LOS ORIFICIOS DE LA TUBERIA DE FILTRO DEBE SER FINO PARA IMPEDIR EL PASO DEL SUELO

16 Especificaciones para el material de filtro U.S. Bureau of reclamation D 15 F / D 85 S 4 a 5 D 15 F / D 15 S 4 a 5

17 Los criterios básicos son los siguientes : D 15 (filtro)/d 85 (suelo)) < 4 a 5 < D 15 (filtro)/d 15 (suelo)

18 Se debe utilizar material bien gradado Uno de los principales problemas es la forma de la curva de gradación. Los filtros deben ser bién gradados.

19 Arcillolita Filtro Arenisca Ejemplo : El criterio de filtración debe chequearse con el material del acuifero a drenar.. En este caso la arenisca (B) es la que produce el flujo y el sub-dren se construye con el material C. El material A (Arcillolita( Arcillolita) puede no ser un factor porque no produce flujo

20 EJEMPLO DE UN FILTRO TIPICO Tamiz Porcentaje de pasantes* ¾ / No No No No No *Filtro clase 2 de California. Recomendado por H. A. Cedargren y adoptado por Caltrans (Std Spec ) en Importante : Un filtro debe tener maximo 3 % de finos. Un material con el 6 % de finos posee de 1/3 a 1/5 la permeabilidad de un material con el 3% de finos

21 Eficiencia hidráulica del filtro Un filtro debe tener capacidad para drenar Por ejemplo : Un filtro clase 2 (California) posee una conductividad hidráulica de aprox x cm/sec. La roca triturada limpia (grava 3/4" x 1.5" ) posee una conductividad de aprox.. 2 cm/sec. Esto implica que una grava de trituración posee 40 veces mas capacidad que el filtro clase 2.

22 Selección n del material de filtro Puede requerirse tamizar el material para obtener la mezcla deseada

23 Filtro invertido Menos grueso Mas grueso

24 Especificaciones de los orificios de la tubería colectora D F 85 > 1 DIAMETRO DE ORIFICIO D F 85 ANCHO DE RANURA > 1.2

25 Material de la tubería Tubería a PVC Tubería de polietileno Tubería de arcilla Tubería ABS Tubería a metálica recubierta en asfalto

26 En Colombia la más m utilizada es la manguera PVC

27 Problemas de las tuberías de drenaje Taponamiento con finos Taponamiento con raíces

28 Desgaste de las mangueras

29 Cantidad de material de filtro alrededor de la tuberia Aprox. 0.8 m3 por metro lineal El uniform building code exige mínimo 9 pies cubicos de material por pié de longitud de filtro y una distancia de 6 pulgadas entre el tubo y el fondo

30 1. excavación 2. Colocación n de 6 6 de filtro Procedimiento constructivo 3. Colocación n de tubería 1. Colocar material de filtro

31 FILTROS DE GEOTEXTIL SON TELAS FILTRANTES DE POLIPROPILENO NYLON POLIESTER POLIETILENO

32 Material granular grueso Geotextil

33 Material granular grueso Geotextil de filtro Tuberia perforada

34 Geotextil TEJIDOS Monofilament o Hilo Cinta TIPOS DE GEOTEXTIL Resistencia a la tensión (KN/m) Elongación Maxima (%) AOS (mm. mm.) Caudal de flujo (l/m 2 /se g) Peso unitario (g/m 3 ) NO TEJIDOS Punzonado Fundido Con Resina

35 Ejemplo Bloques de roca de 3 a 6 pulgadas Geotextil no tejido punzonado de polipropileno

36 Uso en las vias terrestres

37 SUBDRENES SINTETICOS (Geodrenes)

38 SUBDRENES SINTETICOS

39 SUBDRENES SINTETICOS

40 Geodren planar

41 Colocación n de geodrenes planares

42 Colocación n del geodren planar

43 En la mayoría a de ocasiones se prefieren los subdrenes granulares

44 Sub-drenaje

45 DISEÑO O DE SUBDRENES DE ZANJA Todo sistema de sub-drenaje requiere de un diseño o conceptual y determinístico

46 HEURISTICO ANALITICO PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO El método m heurístico requiere de un profesional experimentado y con conocimiento de las caracteristicas geotécnicas e hidro- geológicas gicas del sitio

47 Flujo hacia los sub-drenes El método m analítico requiere del conocimiento y ensayo de los suelos del sitio

48 Diseño o con elementos finitos Es útil cuando se tienen los parámetros para incluirlos en el modelo

49 DETALLES A DISEÑAR PROFUNDIDAD DE ZANJA PENDIENTE ANCHO DE ZANJA ESPACIAMIENTO ENTRE ZANJAS MATERIALES DE FILTRO LOCALIZACION DE LAS ZANJAS CALCULO DE CAUDALES SISTEMAS DE RECOLECCION Y ENTREGA

50 TRINCHERAS ESTABILIZADORAS Las trincheras estabilizadoras y/o llaves de cortante son grandes zanjas con material granular

51 Llaves de cortante o trincheras estabilizadoras Las llaves de cortante son generalmente muy eficientes para estabilizar deslizamientos pero su construcción n involucra amenazas de inestabilidad

52 Colchones de drenaje Son mantos de drenaje para el soporte y drenaje de terraplenes

53 SUB-DRENES HORIZONTALES O SUBDRENES DE PENETRACION Perforaciones profundas para abatir las presiones internas de agua

54 SUB-DREN HORIZONTAL a b c d PERFORACION PROFUNDA DE BAJA PENDIENTE DENTRO DE LA PERFORACION SE COLOCA UNA TUBERIA PERFORADA

55 VENTAJAS RAPIDOS SIMPLES DE INSTALAR PUEDEN ALCANZAR GRANDES PROFUNDIDADES

56 DETALLES DIAMETRO DE PERFORACION 3 A 4 4 TUBERIA: METALICA O PVC DIAMETRO TUBERIA: 1 ½ A 3 3 DIAMETRO O ANCHO DE RANURA 1.5 A 5 MM DENSIDAD: 15 A 30 AGUJEROS /M DE TUBO

57 SUBDREN DE PUNTA Tubería a de conducción Subdrenes profundos con punta ranurada

58 Longitud de los sub-drenes de penetración COMUNES: 10 A 40 METROS EXCEPCIONALES: HASTA 120 M. PENDIENTES: : 5 A 20 % (AL INICIO DE LA PERFORACION)

59 EQUIPOS DE PERFORACION DE DRENES AUGER

60 EQUIPOS DE PERFORACION DE DRENES ROTACION

61 EQUIPOS DE PERFORACION DE DRENES ROTOPERCUSION

62 EQUIPOS DE PERFORACION DE DRENES MANUALES

63 En ocasiones se requiere excavar para colocar los subdrenes

64 DISEÑO O DE SUBDRENES DE PENETRACION HEURISTICO ANALITICO El espaciamiento depende de la permeabilidad del suelo

65 Para una tarde como hoy

66 Perforación

67 Inicio del drenaje

68 Con el tiempo

69 EL CAUDAL INICIAL TIENDE A DISMINUIR CON EL TIEMPO

70 AL COLOCAR UN DREN SE PUEDE DISMINUIR EL CAUDAL DE OTRO DREN

71 ALTERNATIVAS POCOS DRENES MAS PROFUNDOS MAYOR DENSIDAD DE DRENES MENOS PROFUNDOS

72 EFECTIVIDAD MAS EFECTIVOS EN SUELOS O ROCAS PERMEABLES MENOS EFECTIVOS EN SUELOS ARCILLOSOS

73 LOS CAUDALES NO SON IMPORTANTES Un caudal muy alto indica que se requiere aumentar el número n de drenes

74 LIMPIEZA DE LA TUBERIA MANTENIMIENTO INYECCION DE AGUA A PRESION

75 SISTEMAS DE COLECCIÓN N DE LOS CAUDALES

76 PANTALLAS DE DRENAJE Tienen por objeto evitar la erosión n por afloramiento de agua subterránea

77 EJEMPLO DE SUBDRENES DE PANTALLA

78 EJEMPLO DE SUBDRENES DE PANTALLA

79 EJEMPLO DE SUBDRENES DE PANTALLA

80 EJEMPLO DE SUBDRENES DE PANTALLA

81 GALERIAS DE DRENAJE Túneles para drenaje

82 POZOS VERTICALES

83 EJEMPLO

84 POZOS DE DRENAJE CON SIFON

85 EJEMPLO

86 El subdrenaje es muy útil pero requiere de análisis y diseños detallados Muchas gracias