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ANÁLISIS DE INFILTRACIÓN

AUX.UNIV. NAVIA CABA ABED ROCIO


GENERALIDADES

El flujo a través de medios porosos se da principalmente por una diferencia de energías

dada por la carga o diferencia en el nivel del agua entre dos puntos, esto es lo que se

da en una presa de tierra, lo cual nos dice que se tiene que analizar de una forma

detallada los fenómenos que se presentan, principalmente en el tema de estabilidad

así como las protecciones necesarias para evitar el colapso de una obra hidráulica de

gran envergadura como son las presas.


CONCEPTOS PRELIMINARES

SE DENOMINA SUELO ISÓTROPO CUANDO SUS PROPIEDADES PRINCIPALES LA

CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA Y LA RUGOSIDAD EQUIVALENTE, SE MANTIENEN IGUALES

EN CUALQUIER DIRECCION QUE SE CONSIDEREN, CUANDO ESTAS VARIAN EN LAS

DIFERENTES DIRECCIONES SE DENOMINA SUELO ANISÓTROPO


1. CÁLCULO DE LA LÍNEA DE SATURACIÓN SUPERIOR PARA LA

REPRESA HOMOGENEA DISEÑADA EN LA PRÁCTICA ANTERIOR

1.1. CARACTERIZACIÓN DEL TIPO DE DREN Y PRE - DIMENSIONAMIENTO

TIPOS DE DREN ASIGANADOS AL PROYECTO

LATERAL

DREN (SOBRE EL

CUERPO DE LA PRESA)

COLCHON

CHIMENEA

PRISMA


TIPOS DE DREN ASIGANADOS AL PROYECTO

PRISMA DE DRENAJE

COLCHON DE DRENAJE

DREN LATERAL

DREN CENTRAL DE CHIMENEA

FUENTE:PRESAS DE TIERRA ROLANDO ARMAS –CAPITULO 1


ALGUNOS CRITERIOS DE

DISEÑO DE LA SECCION DEL

DREN EXTRACTADO DEL LIBRO

PRESAS DE TIERRA- ROLANDO

ARMAS (CAPITULO 6)


1.3. SECCIÓN TRANSFORMADA

En el suelo siempre se presenta la variación por la no uniformidad en la compactación. Es

frecuente la anisotropía. En estos casos se debe emplear un artificio de transformación

para convertir la anisotropía en isotropía.

Para suelos anisotrópicos, se presenta los coeficientes de permeabilidad horizontal y

vertical generalmente la permeabilidad horizontal es mayor que la vertical.

Para obtener dicha sección transformada se utilizan las siguientes formulas:

kx > ky

Se transforma las dim. Horizontales (c,B)

y la altura se mantiene

kx < ky

Se transforma las dim. Verticales (Hp) y

se mantiene B, c

x ′ =

Ky

Kx ∗ x y ′ = Kx

Ky ∗ y


VALORES TIPICOS DE PERMEABILIDAD (CONDUCTIVIDAD HIDRAULICA)

1.4. PERMEABILIDAD EQUIVALENTE DE LA SECCION TRANSFORMADA

K =

Kx ∗ Ky


Resumen de pasos para el trazado de una red de flujo

Fuente: Filtración Libre- Dr. Ing. Yoermes González Haramboure


DEFINICION DE LAS FRONTERAS DEL FLUJO DE FILTRACION:

Fronteras de la red de flujo:

1-ab: línea equipotencial (por donde entra el flujo).

2-acd:línea de corriente (limite superior de la red de flujo).

3-de:línea equipotencial (por donde sale el flujo).

4-fg:línea de corriente (frontera inferior de la red de flujo).


1. CÁLCULO DE LA LÍNEA DE SATURACIÓN SUPERIOR PARA LA

REPRESA HOMOGENEA DISEÑADA EN A PRÁCTICA ANTERIOR

1.5. LÍNEA DE CORRIENTE SUPERIOR (CÁLCULO DE COORDENADAS Y TRAZADO DE LA L.C.S.)

la presión es constante en toda ella (igual a la atmosférica) y , siendo despreciable la carga de

velocidad, la carga hidráulica total en dicha línea es: h = y, lo que indica que la carga de las

líneas equipotenciales que corten a la línea superior de flujo será idéntica a la elevación del

punto de intersección.

Intersección de las líneas equipotenciales con la línea superior de flujo.

FUENTE: FLUJO A TRAVES DE UNA PRESA DE TIERRA


Condiciones de entrada y de salida de la línea superior de flujo


SOLUCIONES TEÓRICAS PARA EL FILTRADO A TRAVÉS DE UNA PRESA DE TIERRA

SOLUCIÓN DE DUPUIT.(1983)


SOLUCIÓN DE SCHAFFERNAK - VAN ITERSON (0<Α<30):

Ejes coordenados:

origen al pie del

talud aguas abajo, y

“x” positiva hacia la

izquierda


SOLUCIÓN DE J. KOZENY(1931), PARA Θ= 180º (COLCHÓN DE DRENAJE):


SOLUCIÓN DE A.CASAGRANDE, PARA 60º≤Θ≤180º (ESPALDONES, PRISMAS Y COLCHÓN DE DRENAJE):

Se dibuja la parábola desde M hasta O, con ejes coordenados con

origen en el foco de la parábola: punto A, al pie del talud aguas

abajo.


CorreccionesdelaL.C.S.enlasolucióndeA.Casagrande,para60º≤θ≤180º:


METODO GRAFICO

EJEMPLO:

Por lo tanto la carga de Caida potencial será:

Numero de canales de flujo Nf=3

Numero de caídas de potencial Np=6

En el punto a se encuentra la línea

equipotencial 1, por lo tanto la caída de

potencia en ese punto es:

1*0,508=0,508

Cuya interpretación es:

Si colocamos un piezómetro en el punto a

tendrá una elevación de:

4,57-0,508=4,062


El caudal de infiltración para cada canal será:

∆ q = k ∗ H N p

∆ q = 5 ∗ 10−5 m

s

∗

4,57 − 1,52

6

= 2,54 ∗ 10 −5 m3 /s

m

El caudal de infiltración total será:

q = k ∗ H ∗ Nf

Np

q = 5 ∗ 10 −5 m/s ∗ (4,57 − 1,52) ∗ 3 6

q = 7,625 ∗ 10 −5 m3 /s

m


EJEMPLOS DE TRAZADO DE LINEAS DE FLUJO Y EQUIPOTENCIALES

Presa Homogénea sobre cimentación Permeable KP << Kci, Dren Chimenea.


Presa Homogénea sobre cimentación impermeable KP = Kci, Dren tipo Chimenea.



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