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Generación de presiones intersticiales durante la construcción de una presa de materiales sueltos
En este post quiero resumir lo indicado en la Guía Técnica de Presas nº 2 sobre la generación de presiones intersticiales durante la construcción de una presa.
Los materiales poco permeable pueden retener, sin disipación, las presiones intersticiales generadas durante el proceso constructivo.
Cuando este coeficiente es k ≥ 10-4 cm/s se considera aceptable suponer que la construcción de la presa no genera presiones intersticiales remanentes de importancia y, en consecuencia, se puede suponer que no existen excesos de presión intersticial por este efecto.
El exceso de presión intersticial Δu generado por la aplicación de una carga de compresión “p” es, en general, proporcional a dicha carga, según la siguiente expresión:
Δu = B · p
El aumento de la carga p durante la construcción se puede suponer de manera simplificada igual al peso total de tierras sobre la vertical del punto de interés, esto es:
p = gap · h
siendo h la altura de tierras colocadas sobre el punto en cuestión.
Si se quisiera ser más preciso, se podría emplear la teoría de la elasticidad para obtener las tensiones producidas por la construcción de la presa.
El factor de proporcionalidad (o factor de presiones intersticiales B ) tiene valores que pueden variar de 0 a 1 dependiendo de las condiciones de humedad naturales (cimientos) o de puesta en obra (cuerpo de presa).
Para materiales ya complemente saturados en el momento previo a la colocación de la carga se debe suponer que B≥ 0,8. Para materiales colocados en obra o materiales naturales en estado de saturación parcial, Sr, se puede suponer que:
B = 0,8 · Sr2 (Sr = grado de saturación en tanto por uno)
Durante la propia construcción esa presión intersticial puede desaparecer siempre que la permeabilidad del material sea significativa. Por el contrario, para materiales cuyo coeficiente de permeabilidad sea inferior a k = 10-6 cm/s puede aceptarse la simplificación de suponer que dicha disipación es escasa y, quedando del lado de la seguridad, suponer que no existe disipación alguna y, por tanto, que la presión intersticial es igual a la carga aplicada (es decir, =1).
Para casos de permeabilidad intermedia (10-6 cm/s ≤ k ≤ 10-4 cm/s) es recomendable estudiar el problema con algún procedimiento específico para evaluar la posible disipación de presiones intersticiales.
Permeabilidad en calicatas: ensayo Haefeli
En ocasiones puede resultar interesante la obtención de la permeabilidad de un suelo mediante ensayos de permeabilidad en calicatas. El ensayo más realizado es el propuesto por Haefeli o método de la artesa. En dicho ensayo la calicata se excava según un tronco de pirámide cuadrada, cuya cara inferior tiene 0,5 m de lado y la superior 1,5 m. La altura de la pirámide (de la calicata es 0,5 m).
En el ensayo se aporta un cierto caudal a la calicata hasta que el nivel se mantiene constante con el tiempo, es decir, alcanzando un régimen permanente. Si se denomina b al ancho inferior de la calicata (0,5 m) y h a la altura de la lámina de agua respecto a la base de la calicata, se estima el coeficiente de permeabilidad mediante la siguiente expresión:
Siendo α el coeficiente de capilaridad que es del orden de 3.
Como se puede observar para la realización de este ensayo se debe colocar una escala vertical en el fondo de la excavación para poder establecer la altura del agua en la calicata.
Si no se pudiera alcanzar un régimen permanente, se puede estimar el coeficiente de permeabilidad para una situación transitoria entre con la siguiente expresión:
En esta expresión h sería la diferencia entre la altura del agua en el tiempo t1 y en t2. Y la variable t es igual a la diferencia t1-t2.
