Asignatura: Caracterizacin de suelos Tarea: Resumen de artculo
Alumno: Gutirrez Garca Luis Manuel
Ley de filtros entre materiales de una cortina de
enrocamiento
ANTECEDENTES
La construccin de la obra de contencin en estudio es de una
cortina para una presa hidroelctrica de las
llamadas de enrocamiento con cara de concreto. Una vez que se
fueron colocando los materiales en la
construccin de la cortina, fue necesario plantear por la
constructora al propietario un ajuste en las
especificaciones dado que uno de los lineamientos especificados,
concretamente la relacin entre las
permeabilidades de dos materiales conjuntos no se estaba
consiguiendo.
ESPECIFICACIONES
El material 2 constituye un apoyo uniforme de la cara de
concreto y protege contra efectos de filtracin; a su
vez, el material 3A protege al material 2 y debe servir de
filtro y transicin entre los materiales 2 y 3B, por lo
tanto se dise de acuerdo a los criterios de filtro. Por
especificacin, la permeabilidad del material 2 deba ser
igual o menor de 10-3 cm/s. Para el material 3A la permeabilidad
deba ser mayor a 10-1 cm/s, con una relacin
mayor que 100 respecto a la del material 2. Las primeras pruebas
de permeabilidad en la cortina indicaron el
cumplimiento para el material 2, no as en el caso del material
3A donde se obtuvieron valores menores a los
especificados.
ANLISIS DE LA SITUACIN
La graduacin del material 3A debe ser bien graduado y tener una
granulometra intermedia entre los materiales
2 y 3B. Las condiciones de filtro (Marsal y Resndiz, 1975);
(CFE, 1980); y Das (1999) son:
a) Resistencia a la erosin interna, para ello el D15F (Material
3A) debe ser menor a 5 veces el D85S (Material 2) y
b) Tener mayor permeabilidad, para ello D15F (Material 3A) debe
ser mayor o igual a 5 veces el D15S (Material 2).
Primordialmente, la primera condicin es la ms importante tomando
en consideracin que el material 3B es
mucho ms permeable. La primera relacin supone que la distribucin
de tamaos es suficientemente extensa
para evitar que las partculas ms pequeas sean arrastradas por la
fuerza de filtracin del agua, es decir que el
suelo pueda poseer estabilidad hidrodinmica.
Se graficaron las bandas granulomtricas de los tres materiales
involucrados para identificar la variacin entre
cada uno de los materiales. Se observa que la granulometra
especificada para el material 3A est muy prxima
a la del material 2, por lo que las relaciones de permeabilidad
no son tan amplias y que tampoco puede
desplazarse hacia la parte gruesa porque entonces se dara un
caso similar con el material 3B.
Se determin que una condicin de la ley de filtros no se
satisfaca, se procedi a estimar el valor de la
permeabilidad a partir de una correlacin con la granulometra
dado que en la obra se hacan ensayes
granulomtricos en calas gigantes .Aplicando la frmula de Hazen
(CFE, 1980), en que la permeabilidad se
determina como funcin directa del cuadrado del dimetro que
corresponde al 10% de partculas menores a
dicho tamao es igual a:
K = 100 D10 2
Donde; D10 = dimetro en el cual el 10 % del material es
retenido.
Segn los resultados obtenidos, la relacin de 100 (k3A/k2) no se
alcanz ms que en un solo caso. Se procesaron
los datos disponibles y result que la relacin de permeabilidades
era inferior a 10, sin embargo, se concluy
que la calidad de los materiales, su colocacin, compactacin y
control eran objeto de un sistema muy bien
establecido entre las partes para dicho fin y eran sumamente
estables.
INTERPRETACIONES
Los valores obtenidos de la permeabilidad pueden presentar
variaciones altas, de manera que se busc inferir
los valores de permeabilidad a partir de la granulometra de los
materiales, obtenidas con muestras acordes a
los tamaos de los fragmentos en las capas. Los valores inferidos
por medio de la relacin con el dimetro D10,
son compatibles con los obtenidos en pruebas de campo; por lo
cual, se opt por emplear este criterio para
estimar en forma ms confiable el coeficiente de
permeabilidad.
Asignatura: Caracterizacin de suelos Tarea: Resumen de artculo
Alumno: Gutirrez Garca Luis Manuel Despus de los anlisis
efectuados, se determin que el material 3A s cumpla con la funcin
de filtro por
resistencia a la erosin interna y como material de retencin del
material 2. La condicin de relaciones entre
permeabilidades no se cumpla, sin embargo, por mucho la condicin
para evitar la migracin de material es la
ms importante y as se garantiz la estabilidad hidrodinmica de
los materiales 2 y 3A. El material 3A
cumpla con las funciones de ser transicin entre el material 2 y
el enrocamiento 3B, tal como lo plantea la
prctica de diseo de este tipo de presas.
De acuerdo a la banda granulomtrica especificada del material 3A
y las pruebas de campo realizadas, no era
posible lograr la permeabilidad de 1 x 10-1 cm/s, ni la relacin
de 100 veces ms permeable que el material 2.
La granulometra de los materiales 2 y 3A que se colocaban en la
cortina, cumplan con el rango fijado en las
especificaciones y se ubican muy cercanas entre s, por lo que la
condicin de retencin del material 3A de las
partculas del material 2 se cumple, evitando el riesgo de erosin
interna y tubificacin.
CONCLUSIONES
Los valores de los coeficientes de permeabilidad que se
obtuvieron mediante las grficas del Manual de Obras
Civiles de la CFE (CFE, 1980), son ms compatibles con los
resultados obtenidos en pruebas de campo, por lo
que se recomienda emplear este procedimiento para estimar en
forma ms confiable, y racional, el coeficiente
de permeabilidad en funcin del D10 y de la relacin de vacos.
