Analisis de Flujo y Estabilidad de Taludes Final

8/12/2019 Analisis de Flujo y Estabilidad de Taludes Final

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UNIVERSIDAD NACIONAL

SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO

FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AGRICOLA

CURSO : DISEO DE PRESAS DE TIERRA

TEMA : ANALISIS DE FLUJO Y ESTABILIDAD DE TALUDES

DOCENTE : Ing. CESAR MILLA VERGARA

ALUMNO : CEFERINO DE LA CRUZ JULIO

VALDEZ DEXTRE ERIK

CODIGOS : 081.0304.338

081.0304.364

HUARAZANCASHPER


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I. INTRODUCCIONEn el presente informe trat sobre el anlisis de flujo y estabilidad de taludes,

de la Presa Huichicocha. En el Anlisis de Flujo Tratamos el anlisis para dos

tipos de presa homognea y Presa zonificada, estos dos tipos se analizaron encondiciones de embalse lleno, embalse ecolgico y vacio con dren y sin dren.

Todo este anlisis lo realizamos con el GeoStudio 2012 (SPEED/W). Este anlisis

nos permite determinar el comportamiento de la lnea de saturacin y las

acciones del comportamiento de flujo en el cuerpo de la presa.

En el Anlisis de Estabilidad Tratamos el anlisis para dos tipos de presa

homognea y Presa zonificada, estos dos tipos se analizaron en condiciones

de embalse lleno, embalse ecolgico y vaco con dren y sin dren. Todo este

anlisis lo realizamos con el GeoStudio 2012 (SLOPE/W). Este anlisis nos

permite determinar la estabilidad y el factor de seguridad de la presa.

II. OBJETIVOS2.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar el flujo de agua a travs de una presa. Determinar los factores de Seguridad mediante la Estabilidad de

taludes en una presa.

2.2OBJETIVOS ESPECIFICOS Determinar el caudal unitario de la presa Huichicocha: homognea,

Presa zonificada con dren y sin dren en condiciones de embalse Lleno,

Ecolgico y Vaco (NAMINO).

Trazar las redes de flujo para presa la presa Huichicocha homognea,Presa con dren horizontal y Presa zonificada con dren y sin dren en

condiciones de embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO).

Comparar el caudal unitario calculado mediante las redes de flujo yhacer una comparacin para presas zonificada y homogenea con dren

y sin dren en condiciones de embalse Lleno, Ecolgico y Vaco(NAMINO).

Determinar el Factor de Seguridad para la presa Huichicocha:homognea, Presa zonificada con dren y sin dren en condiciones de

embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO).


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Comparar el Factor de Seguridad para la presa Huichicocha:homognea, Presa zonificada con dren y sin dren en condiciones de

embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO) con los mtodos de con

diferentes mtodos que permite en Geostudio.

III. MATERIALES Y METODOS3.1 MATERIALES:

Computadora GeoStudio 2012 (SPEED/W, SLOPE/W) Microsoft Office AutoCAD Civil 3D Calculadora USB.

3.2METODOSCARACTERISTICAS DE DISEO:

Con los datos anteriores de dimensionamiento se procedi a dibujar

geomtricamente la presa:

CUADRO DE RESUMEN DE LA PRESA HUICHICOCHA

Cota de Fondo del Vaso 4009.70 m.s.n.m

Nivel de aguas Minimo de Operaciones(NAMINO) 4010.00 m.s.n.m

Nivel Maximo de Operaciones ( NAMO ) 4013.00 m.s.n.m

Nivel Maximas Extraordinarias (NAME) 4013.30 m.s.n.m

Cota de corona 4014.20 m.s.n.m

Borde Libre (BL) 0.9 m

Altura de Presa (Hp) 4.5 m

Ancho de la Corona (B) 2m se considero 2.5m

Taludes Aguas Arriba 2:1Taludes Aguas Abajo 1.5:1

Altura de Cimentacion Limo Arcilloso 20m

A continuacin se muestra la geometra de la presa Huichicoha homognea y

zonificada con los datos del cuadro para podr trabajar en el geoestudio y darles


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las condiciones necesarias para su anlisis de redes de flujo de estabilidad de

taludes de la presa Huichicocha

FIGURA N01

FIGURA N02

PARAMETROS DE LOS ESTUDIOSS DE SUELO CONSIDERADOs:


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La informacin utilizada para la estabilidad de la presa y de red flujo, son los

siguientes datos:

Las condiciones consideradas fueron:

Presa llena (con cuerpo de agua hasta nivel de vertedero de demasas) Presa vaca (sin cuerpo de agua) Presa con embalse ecolgico

PARA EL ANALISIS DE FLUJO

El anlisis se hizo tanto para presas zonificadas homogneas con dren y sin dren, en

condiciones de embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO) siguiendo los pasos del

manual dado en clases de redes de flujo con Geostudio.


6/23

PARA EL ANALISIS ESTABILIDAD:

El anlisis se hizo tanto para presas zonificadas homogneas con dren y sin dren, en

condiciones de embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO) siguiendo los pasos del

manual dado en clases de estabilidad de taludes con Geo estudio.

Se debe de tener en cuenta los valores mnimos de seguridad, para lo cual

analizaremos y compararemos los valores obtenidos en estabilidad de taludes con la

siguiente tabla


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IV. RESULTADOS Y DISCUSION.


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CUADRO N01-FLUJO

RESUMEN DE CAUDAL UNITARIO EN PRESA HUICHICOCHA ZONIFICADA

MATERIAL CONDICIONPRESA

ZONIFICADA

CAUDAL UNITARIO

(q m3/s)

NUCLEO

EMBALSE LLENOSIN DREN 1.29 E-008

CON DREN 2.02 E-008

EMBALSE

ECOLOGICO(NAMINO)

SIN DREN 5.11 E-009

CON DREN 7.61E-009

EMBALSE VACIOSIN DREN 7.50 E-010

CON DREN 1.05 E-009

CIMENTACION

EMBALSE LLENOSIN DREN 2.26E-008

CON DREN 2.02 E-008

EMBALSE

ECOLOGICO(NAMINO)

SIN DREN 1.06 E-008

CON DREN 9.42 E-009


CON DREN 1.57 E-009

Elaboracin: Alumnos de la FCA

CUADRO N02-FLUJO

RESUMEN DE CAUDAL UNITARIO EN PRESA HUICHICOCHA HOMOGENEA

MATERIAL CONDICIONPRESA

HOMOGENEA

CAUDAL UNITARIO

(q m3/s)

TERRAPLEN

EMBALSE LLENOSIN DREN 1.48 E-009

CON DREN 3.50 E-009

EMBALSE

ECOLOGICO(NAMINO)

SIN DREN 5.34 E-010

CON DREN 1.30E-009


CON DREN 1.99 E-010

CIMENTACION

EMBALSE LLENO SIN DREN 1.40E-008CON DREN 1.54E-008

EMBALSE

ECOLOGICO(NAMINO)

SIN DREN 6.57E-009

CON DREN 7.03 E-009


CON DREN 1.08E-009

Elaboracin: Alumnos de la FCA


9/23

REDES DE FLUJO DE LA PRESA HUICHICOHA ZONIFICADA:

Condicin Embalse lleno Sin Dren:

Condicin Embalse lleno con Dren:

Cimen ta cion

Nucleo

2.2551e

-008m/sec

1.2

892e-0

08m/sec

Di st an ci a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 2 13 14 15 16 17 18 19 2 0 21 22 23 24 25 26 27 28 2 9 30 31 32 33 34 35 36 37 38 3 9 40

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

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25

C i m e n t a c i o n

Nu cl eo

2.016

1e-008m

/sec

2.0

196e-0

08m/sec

D i s t a n c i a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

MATERIAL CAUDAL UNITARIO

(q m3/s)

CONDICIONES

NUCLEO 1.29e-008 PRESA ZONIFICADA

SIN DRENCIMENTACION 2.26 e-008


(q m3/s)

CONDICIONES

NUCLEO 2.02e-008 PRESA ZONIFICADA

CON DRENCIMENTACION 2.02 e-008


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Condicin Embalse Ecologico:

Condicin Embalse Ecologico con dren:

Ci m e n t a c i o n

N u cle o

1.06

38e-008m/se

c

5.1

109e-0

09m/sec

D i s t a n c i a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 13 1 4 1 5 1 6 1 7 18 1 9 2 0 2 1 22 2 3 2 4 2 5 2 6 27 2 8 2 9 3 0 3 1 32 3 3 3 4 3 5 3 6 37 3 8 3 9

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

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Cimenta cion

Nucleo

9.4163e-00

9m/sec

7.6

092e-009m/sec

Distancia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

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24

25


(q m3/s)

CONDICIONES

NUCLEO 5.11 e-009 PRESA ZONIFICADA



(q m3/s)

CONDICIONES


CON N DRENCIMENTACION 9.42 e-009


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Condicin Embalse Vacio:

Condicin Embalse Vacio con dren:

C im e n t a c i o n

Nu cl e o

1.3977e-00

9m/sec

7.4

989e-0

10m/sec

0m/sec

D i s t a n c i a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

Cimentacion

Nu cleo

1.5652e-009m

/sec

1.0

518e-0

09m/sec

0m/sec

D i s t a n ci a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

2 6

2 7

2 8

2 9

3 0


(q m3/s)

CONDICIONES




(q m3/s)

CONDICIONES




12/23


13/23

Condicin Embalse Ecologico:

Condicin Embalse Ecologico con dren:

Cimentacion

Terraplen

6.5

702e-009m/sec

5.3

361e-010m/

sec

Distan cia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

Ci men t aci o n

T e r r a p l e n

7.0

251e-0

09m

/sec

1.2

978e-0

09

m/sec

D i s t a n c i a

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

2425


(q m3/s)

CONDICIONES

TERRAPLEN 5.34 e-010 PRESA HOMOGENEA



(q m3/s)

CONDICIONES




14/23

Condicin Embalse Vacio:

Condicin Embalse Vacio con dren:

Cimentacion

Terraplen

1.1

904e-0

09m/sec

9.0

917e-011m/sec

Distancia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5

Cimentacion

Terraplen

1.0

827e-009m/sec

1.9

919e-010

m/sec

Distan cia

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4 2 5 2 6 2 7 2 8 2 9 3 0 3 1 3 2 3 3 3 4 3 5 3 6 3 7 3 8 3 9 4 0

Elevacion

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

1 8

1 9

2 0

2 1

2 2

2 3

2 4

2 5


(q m3/s)

CONDICIONES




(q m3/s)

CONDICIONES




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Condicin de embalse Ecolgico

FACTORES DE SEGURIDAD POR DIFERENTES METODOSMETODOS FACTORES DE CONDICIONES

SEGURIDAD (F.S)BISHOP 5.809

PRESA HOMOGENEAORDINARY 4.501CON DRENJANBU 5.502

Aguas AbajoMORGENSTERN - PRICE 5.803(Condicin

SPENCER 5.803ecolgico)

PRESA HOMOGENEA SIN DREN Condicin de embalse vaco (NAMINO)



PRESA HOMOGENEAORDINARY 1.981SIN DRENJANBU 2.124

Aguas AbajoMORGENSTERN - PRICE 2.116(Condicin Vaco)

SPENCER 2.490


16/23

Condicin de embalse lleno



PRESA HOMOGENEAORDINARY 2.219SIN DRENJANBU 2.427

Aguas AbajoMORGENSTERN - PRICE 2.347(Condicin Llena)

SPENCER 2.881




PRESA HOMOGENEAORDINARY 2.219SINN DRENJANBU 2.427




17/23

PRESA ZONIFICADA SIN DREN Condicin de embalse vaco (NAMINO)



PRESA ZONIFICAORDINARY 0.904SIN DRENJANBU 0.981

Aguas AbajoMORGENSTERN - PRICE 1.121(Condicin Vac

SPENCER 1.120




PRESA ZONIFICADAORDINARY 0.959SIN DRENJANBU 1.161


SPENCER 1.292


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FACTORES DE SEGURIDAD POR DIFERENTES METODOS

METODOS FACTORES DE CONDICIONESSEGURIDAD (F.S)

BISHOP 1.668PRESA ZONIFICADOORDINARY 1.326

SIN DRENJANBU 1.524Aguas AbajoMORGENSTERN - PRICE 1.697(Condicin


PRESA ZONIFICADA CON DREN Condicin de embalse vaco (NAMINO)



PRESA ZONIFICADAORDINARY 0.904CON DRENJANBU 0.985

Aguas AbajoMORGENSTERN - PRICE 1.123(Condicin Vaco)

SPENCER 1.122


19/23




PRESA ZONIFICADAORDINARY 0.934CON DRENJANBU 1.092


SPENCER 1.292




PRESA ZONIFICADOORDINARY 1.320SIN DRENJANBU 1.519




20/23


21/23

lleno y ecolgico como se analiz en el manual de ayuda que se

proporcion. Se consider para la presa zonificada un filtro de 2m de longitud desde la

base del ncleo aguas abajo. Se consider para la presa homognea un filtro de 5m de longitud desde la

base del terrapln aguas abajo. Para la presa homognea se consider como material del terrapln los

parmetros de la capa superficial como son Densidad (KN/m3) = 17.2, C

(Kpa) = 0 y ()= 35 y en presa zonificada los parmetros del ncleo para elcuerpo de la presa.

de flujo mediante GeoStudio de caudal unitario fueron resumidos en loscuadros CUADRO N01-FLUJO y CUADRO N02-FLUJO por lo quediscutiremos dichos resultados de Presa zonificada y Homognea en susdistintas condiciones de embalse:

Para una presa zonifica de los datos de caudal unitario quebuscamos es el que tenga la el menor caudal a fin de que noprovoque la erosin interna y por consiguiente no genere

tubificacion en el cuerpo de la presa (Ncleo) por lo que en lascondiciones de embalse lleno seria sin dren ya que tiene q= 1.29

E-008 m3/s, embalse Ecolgico seria sin dren ya que tiene q= 5.11E-009m3/s y embalse Vaco seria sin dren ya que tiene q= 7.50 E-010

m3/s.

Para una presa Homognea de los datos de caudal unitario quebuscamos es el que tenga la el menor caudal a fin de que no

provoque la erosin interna y por consiguiente no genere

tubificacion en el cuerpo de la presa (Terrapln) por lo que en lascondiciones de embalse lleno seria sin dren ya que tiene q= 1.48E-009 m3/s, embalse Ecolgico seria sin dren ya que tiene q= 5.34

E-010 /s y embalse Vaco seria sin dren ya que tiene q= 9.01E-011m3/s.

De los datos obtenidos del anlisis de flujo de una presa zonificada yhomognea se puede considerar de la comparacin del caudal unitarioentre los tipos se puede considerar para nuestro caso una presa

homognea.. En el anlisis de estabilidad de taludes, realizado mediante el software

Slope/W se determinaron los factores de seguridad crticos para diferentescondiciones de diseo de la presa.

Del anlisis realizado de la presa zonificada con filtro, con el mtodoOrdinary resulta un menor factor de seguridad que es 0.904 y con elmtodo de Morgnestern Price resulta mayor el factor de seguridad que es

de 1,686, el valor mnimo no est adecuado porque es menor al lmiteestablecido de los factores de seguridad en una presa de tierra.


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Del anlisis realizado de la presa Homognea con filtro, con el mtodoOrdinary resulta un menor factor de seguridad que es 1.897 y con elmtodo de Spencer resulta mayor el factor de seguridad que es de 5.809, el

valor mnimo est dentro del lmite establecido. Del anlisis realizado de la presa zonificada sin filtro, con el mtodo

Ordinary resulta un menor factor de seguridad que es 0.904 y con elmtodo de Morgnestern Price resulta mayor el factor de seguridad que esde 1,686, tambin el valor mnimo del factor de seguridad no es adecuado

de acuerdo al lmite. Del anlisis realizado de la presa Homognea sin filtro, con el mtodo

Ordinary resulta un menor factor de seguridad que es 1.981 y con elmtodo de Spencer resulta mayor el factor de seguridad que es de 2.881,

los valores estn mayor al lmite establecido.

V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES5.1. CONCLUSIONES Se determin el caudal unitario de la presa Huichicocha: homognea,

Presa zonificada con dren y sin dren en condiciones de embalse Lleno,Ecolgico y Vaco (NAMINO) los cuales se muestran en el CUADRON01-FLUJO y CUADRO N02-FLUJO.

Se traz las redes de flujo para presa la presa Huichicocha homognea,Presa con dren horizontal y Presa zonificada con dren y sin dren en

condiciones de embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO) mostrados en

los resultados de anlisis de flujo. Se compar el caudal unitario calculado mediante las redes de flujo y

hacer una comparacin para presas zonificada y homognea con dren ysin dren en condiciones de embalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO)dados en el CUADRO N01-FLUJO y CUADRO N02-FLUJO.

Se determin el Factor de Seguridad para la presa Huichicocha:homognea, Presa zonificada con dren y sin dren en condiciones deembalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO) los que se muestran en los

resultados de estabilidad. Se compar el Factor de Seguridad para la presa Huichicocha:

homognea, Presa zonificada con dren y sin dren en condiciones deembalse Lleno, Ecolgico y Vaco (NAMINO) con diferentes mtodos quepermite el programa Geostudio los cuales se muestran en el CUADRON01-ESTABILIDADy CUADRO N02-ESTABILIDAD.


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RECOMENDACIONES.

De acuerdo los resultados se recomienda la construccin de una presahomognea para las condiciones establecidas en el informe.

De acuerdo los resultados se recomendara utilizar el mtodo de BISHOP OJAMBU para el anlisis de estabilidad de taludes en diferentes condiciones, yuna presa de tipo zonificado con filtro.

Los resultados obtenidos de anlisis de estabilidad de taludes y red de flujo,debern considerarse vlidos para los valores considerados.

Las propiedades mecnicas del material utilizado para el anlisis deestabilidad y flujo con el programa Geostudio para la presa deben serlos ms parecidos a las condiciones que podamos encontrar en campo.

De acuerdo al resultado se recomendara utilizar el mtodo de BISHOP OJAMBU para el anlisis de estabilidad de taludes de una presa en diferentescondiciones.

Se recomendara elegir una presa homognea con filtro por que el factorde seguridad es adecuada y es mayor a los factores mnimos establecidos.

VI. BIBLIOGRAFIA Apuntes de las clases de diseos de presas del Ing. Cesar Milla

Vergara. Separatas y manual (Geostudio) de Anlisis de Flujo y estabilidad

de taludes de una presa, dadas en clases de Diseo de presas

de tierra semestre 2013-II.

Documents

Analisis de Flujo y Estabilidad de Taludes Final