Desembalse en cauces y estabilidad de bordos

Transcripción

1 Desembalse en cauces y estabilidad de bordos Xiangyue Li Liu Instituto Mexicano de Tecnología del Agua xli@tlaloc.imta.mx, turbopi@gmail.com Tercer Seminario Internacional de Potamología Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, 25 de agosto de 2011

2 Clasificación de bordos Por tipo de cuerpo de agua a retener Lagunar (similar a una presa) Costero (contra acciones de oleaje) Fluvial (contra acciones de corriente)

3 Clasificación de bordos Contacto ocasional (NAME) con el agua 3000 m Sistema de bordos, Río Bravo Bajo

4 Clasificación de bordos Contacto permanente (NAMO y NAME) con el agua 30 m Bordo, Matamoros, Tamaulipas

5 Clasificación de bordos Por su eje longitudinal Recto Curvo

6 Clasificación de bordos Por su sección transversal Sección homogénea Sección zonificada

7 Bordo vs presa Los bordos son de baja altura,

8 Bordo vs presa Pero. su falla puede causar daños más severos que la de una presa, y

9 Bordo vs presa. su diseño también puede ser más complejo que el de una presa. 1) Material heterogéneo, construido en diferentes etapas y con presencia de azolves y residuos no térreos 2) Variabilidad del material y la cimentación a lo largo del eje longitudinal del bordo 3) Selección de materiales y control de calidad de la construcción menos estrictos

10 Bordo vs presa 4) Cauces y paleocauces transversales Vista hacia el lado seco del bordo Asentamiento y erosión interna

11 Bordo vs presa 5) Erosión de fondo y lateral, socavación general y local en el cauce 6) Interferencia con otras obras de protección

12 7) Tramos curvos Bordo vs presa 8) Fluctuación del nivel freático y del cauce más frecuente 9) Factores antropogénicos (construcción aledaña, carga vehicular, alcantarilla, etc.)

13 Aspectos geotécnicos importantes Estabilidad global Causas Efectos Carga de peso propio, Fuerzas de filtración, Sismo y Otras cargas Deslizamiento Asentamiento Agrietamiento

14 Aspectos geotécnicos importantes Estabilidad global Agrietamiento Deslizamiento

15 Aspectos geotécnicos importantes Estabilidad interna Causas Efectos Fuerzas de filtración y Exceso en presión de poro Migración de partículas de suelo Erosión interna Tubificación retrógrada Levantamiento

16 Aspectos geotécnicos importantes Estabilidad interna Migración Erosión interna Al inicio Con el flujo de agua

17 Aspectos geotécnicos importantes Estabilidad interna Levantamiento Tubificación retrógrada

18 Efectos del vaciado de cauces en la estabilidad global de los bordos Nivel del agua exterior Tiempo Ascenso Descanso Descenso Seguridad creciente (con excepción del primer llenado) Seguridad estable Seguridad decreciente Escenario más conservador: Vaciado rápido después de un prolongado descanso

19 Modelo numérico Profundidad de la superficie freática Altura del bordo H Corona Frente de filtración Profundidad de la superficie del agua exterior Espesor de la cimentación Cohesión efectiva (CD) Ángulo de fricción interna efectiva (CD) Peso volumétrico saturado Base firme

20 Talud no deformado Resultados numéricos Presión de poro ante vaciado Falla ante vaciado

21 Estabilidad del talud ante vaciado lento W D D=W c /γh=0.075 φ =20 grados Talud 2:1 Talud 2:1 D/H

22 Estabilidad del talud ante vaciado rápido completo D D=W W=0 D/H

23 Estabilidad del talud ante vaciado rápido intermedio W D W/H=0.6 W/H=0.1 D/H

24 Método numérico vs Otros resultados numéricos

25 D/H

26 D/H

27 Método numérico vs Modelo físico

28 Modelo físico del desembalse JIA, G. W., ZHAN, L. T., CHEN, Y. M. y FREDLUND, D. G. Performance of a large-scale slope model subjected to rising and lowering water levels, Engineering Geology, 2009, 106,

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32 Análisis numérico 5.0 m 5.85 m 4.15 m 3.8 m 4.9 m 5.6 m 2.0 m c=1 kpa Phi=30 grados Gama=18.5 kn/m3

33 Análisis numérico

34 Análisis numérico Patrón de falla

35 Hacia una política de operación Control por el nivel freático Control por la velocidad del vaciado

36 Control por el nivel freático W D Dado un factor de seguridad W = función de D

37 W/H Factor de seguridad de diseño c /γh=0.05 φ =25 grados Talud 2:1 D/H

38 W/H Factor de seguridad de diseño D/H

39 W/H Operación del vaciado D/H

40 Control por la velocidad del vaciado W D W/D = función de la permeabilidad normalizada P P = Permeabilidad del suelo/(velocidad del vaciado x Porosidad efectiva del suelo)

41 P W/D

42 Coeficiente de permeabilidad = 10-6 m/s Porosidad efectiva = 0.15 Factor de seguridad de diseño W/D D/H

43 Velocidad del vaciado máxima permisible Velocidad del vaciado uniforme D/H

44 Medidas de refuerzo o rehabilitación

45 Berma permeable Dren horizontal Material mejorado

46 Efectos de drenes horizontales Caso Coeficiente de permeabilidad horizontal/ Coeficiente de permeabilidad vertical Factor de seguridad mínimo para el vaciado rápido completo /

47 Efectos de mejoramiento de suelos Caso Mejoramiento del suelo Factor de seguridad mínimo para el vaciado rápido completo 1 Ninguno En la cimentación En el talud En la cimentación y 1.39 el talud

48 Muchas gracias!