Análisis experimental del fenómeno de tubificación en Presas de tierra

Abstract

La tubificación es una de las causas principales de los daños o fallas en presas de tierra (Nakano 1991). Este fenómeno ocurre cuando hay arrastre de las partículas de suelo en el interior de la masa por efecto de las fuerzas erosivas generadas por el flujo de agua. Una vez que las partículas empiecen a ser removidas van quedando en el suelo pequeños canales por donde el agua circula a mayor velocidad con mayor poder de arrastre, de manera que el fenómeno de tubificación tiende a crecer continuamente, aumentando siempre el diámetro de los canales que se van formando en el interior (Rico y Del Castillo 2000). Por lo tanto para seleccionar los suelos adecuados para la construcción de presas de tierra. El objetivo del presente estudio es evaluar la susceptibilidad a la tubificación de suelos utilizados en la construcción de presas de tierra en base a ensayos experimentales de laboratorio, para ello se ha desarrollado un dispositivo experimental basado en los métodos para evaluar la erosión en suelos cohesivos desarrollados por Wan y Fell (Santos et al. 2012) y en métodos estándar para identificación de suelos dispersivos (Norma ASTM – D4647). Se evaluaron 28 muestras de suelo agrupados en 7 tipos (CH, CL arenoso, CL, SC, ML, MH y SM) del cual se determinaron el esfuerzo cortante crítico (τc) y el índice representativo de tasa de erosión (Ĩ) el cual permite caracterizar el comportamiento de los suelos analizados como extremadamente rápida para la muestra SM, muy rápida para las muestras ML, moderadamente rápida para las muestras MH y CH y modernamente lenta para las muestras CL, CL arenoso y SC cuyos valores para las condiciones realizadas varían de 0.1588 a 0.6607 siendo este parámetro adimensional.

Piping is one of the main causes of damage or failure in earth dams (Nakano 1991). This phenomenon occurs when there is dragging of the soil particles inside the mass due to the erosive forces generated by the flow of water. Once the particles begin to be removed, small channels remain in the soil through which the water circulates at a higher speed with greater drag power, so that the phenomenon of piping tends to grow continuously, always increasing the diameter of the channels that they are forming inside (Rico y Del Castillo 2000). Therefore, to select the suitable soils for the construction of earth dams. The objective of this study is to evaluate the susceptibility to piping of soils used in the construction of earth dams based on experimental laboratory tests, for this an experimental device has been developed based on the methods to evaluate erosion in cohesive soils developed by Wan y Fell (Santos et al. 2012) and in standard methods for identification of dispersive soils (ASTM Standard - D4647). 28 soil samples grouped into 7 types (CH, sandy CL, CL, SC, ML, MH and SM) were evaluated from which the critical shear stress (τc) and the representative erosion rate index (Ĩ) were determined. allows characterizing the behavior of the soils analyzed as extremely fast for the SM sample, very fast for the ML samples, moderately fast for the MH and CH samples and modernly slow for the CL, sandy CL and SC samples whose values for the conditions carried out vary from 0.1588 to 0.6607 being this parameter dimensionless.