Efecto de la consolidación en el comportamiento hidráulico en presas de tierra

Abstract

Al construirse una presa de tierra, se compacta el núcleo hasta tener una densidad uniforme desde la base hasta la corona, obteniéndose un cuerpo homogéneo; cuando entra en operación, el agua satura el núcleo y con el paso del tiempo, éste se consolida produciéndose una reducción de espacios vacíos y por lo tanto el núcleo se vuelve heterogéneo. Esta investigación tiene como objetivo determinar la variación del comportamiento Hidráulico en el núcleo de una presa de tierra cuando esta se ha consolidado debido a las cargas que se generan por el peso del suelo saturado. Para ello, este trabajo se desarrolló en dos fases; la primera es la de ejecución de ensayos para la caracterización del suelo y determinar parámetros físico mecánicos de la muestra extraída de una cantera seleccionada para la Presa Santiago de Chuquimarán. La segunda fase es la simulación de la red de flujo con el programa GeoStudio 2007 y la extensión de SEEP/W, para determinar la variación del caudal a través del cuerpo del núcleo de la presa. Para este paso, se diseño una presa de 20 m de altura, con talud en la cara húmeda de 2:1 y para la cara seca un talud de 1.5:1. La altura de la presa esta en relación de los esfuerzos geostáticos (σ = γ ∗ h) que se consideraron en las cargas de consolidación (1, 2 y 4 kgf/cm2) y las densidades consolidadas fueron tomadas del Proctor Modificado. La variación del comportamiento hidráulico en el núcleo de una presa de tierra cuando esta se ha consolidado, disminuyendo el caudal (Q) que atraviesa el núcleo, pasando del orden de 10-7 m3 /s a 10-9 m3 /s.

When constructing an earthen dam, the core is compacted until it achieves a uniform density from the base to the crown, resulting in a homogeneous body. Upon operation, the wáter saturates the core, and over time, consolidation occurs, leading to a reduction in void spaces and the resultant heterogeneity of the core. The objective of this study is to investigate the variation of hydraulic behavior in the core of an earthen dam following consolidation due to loads generated by the weight of the saturated soil. To accomplish this, the research had two phases. The first phase involved conducting tests to characterize the soil and determine physical-mechanical parameters of the simple extracted from a quarry selected for the Santiago de Chuquimarán Dam. The second phase entailed simulating the flow network using the GeoStudio 2007 program and the SEEP/W extension, to determine the variation of flow through the body of the dam core. For this step, a 20 m high dam was designed, with a 2:1 slope on the wet side and a 1.5:1 slope on the dry side. The height of the dam is related to the geostatic stresses (σ=γ*h) that were considered in the consolidation loads (1, 2 and 4 kgf/cm2) and the consolidated densities were taken from the Modified Proctor. The variation of the hydraulic behavior in the core of an earthen dam, after consolidation, leads to a decrease in the flow rate (Q) that passes through the core, going from around 10-7 m3/s to 10-9 m3/s.