Cap.7 geotecnia aplicada a estudio de canales presas, trasvases y otros

Curso: GEOLOGIA APLICADA

CAPITULO VII:

Geotecnia aplicada a estudio de Canales presas, trasvases y otrosDocente: Ing. Hernan Fernandez

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCAFacultad de INGENIERÍA

Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA HIDRÁULICA

Capítulo VII: GEOTECNIA APLICADA A ESTUDIO DE CANALES, PRESAS, TRASVASES Y OTROS

– Influencia de las condiciones geológicas en los estudios de canales

– Problemas de emplazamiento, exploración y aplicación en Presas.

– Estudios de trasvases sobre suelos y rocas. Problemas de aguas subterráneas en el diseño de estructuras hidráulicas.

– Programas exploratorios para diversas categorías de estructuras hidráulicas .





EL MEDIO GEOLÓGICO Y SU RELACIÓN CON LA INGENIERÍA

El medio geológico esta en continua evolución y los procesos afectan tanto los materiales

rocos a los suelos como al medio natural en su conjunto. El antrópico, representado por las

ciudades, la infraestructuras, obras públicas, etc., irrumpe con frecuencia en regiones

geológicamente inestables modificando, incluso desencadenando, los procesos geológicos.

La búsqueda de soluciones armónicas

entre el medio geológico y el antrópico

precisa de la consideración previa de

ciertos factores diferenciadores entre

ambos, cuyo desconocimiento es causa

de interpretaciones erróneas. Entre

estos factores destacan:

· La escala geológica y la ingenieril

· El tiempo geológico y el antrópico

· El lenguaje geológico y el ingenieril



Ingeniería del terreno, geotecnia

Aplicaciones de los conceptos y de la información de las ciencias geológicas-geotécnicas al

estudio del comportamiento del terreno para optimizar sus condiciones de ocupación

„ Disciplinas básicas:

‹ Resistencia de materiales

‹ Geología y geomorfología

‹ Mecánica de suelos

‹ Mecánica de rocas

‹ Hidrología e hidráulica

INGENIERÍA GEOTÉCNICA.





CONSIDERACIONES PREVIAS





Propiedades de los materiales tipo cohesivo



INFRAESTRUCTURAS DE REGULACIÓN HÍDRICA

• Las infraestructuras de regulación hídrica, y en particular las grandes presas,

constituyen una de las tipologías esenciales de la ingeniería civil. La

regulación de los recursos hídricos es una función básica del proyecto, que de

forma ordinaria está vinculado a otras funciones: abastecimiento, regadío,

refrigeración, producción energética, (regulación de avenidas)

• Estos proyectos tienen una gran

capacidad transformadora del

territorio, con marcados impactos

positivos y negativos. La

construcción supone una

alteración potente del régimen

hidrológico, y la explotación

implica la gestión y transferencia

de importantes volúmenes de

recursos hídricos.



El objetivo primordial es almacenar

grandes cantidades de agua para

diferentes propósitos:

•Riego.

•Abastecimiento poblacional.

•Generación de energía

hidroeléctrica.

•Control de inundaciones.

•Para recreación, pesca,

actividades deportivas.

•Usos múltiples.



En la actualidad hay aprox. unas 45.000 presas en todo el mundo, regulando cerca

del 15% de los caudales superficiales fluyentes. La superficie ocupada por el agua

embalsada es del 1% de la superficie; y la fragmentación del continuo hidrológico

ha afectado al 60% de los ríos.



De acuerdo al tipo de material predominante en su construcción se clasifican en dos

grupos: presas de materiales sueltos y presas de fábrica (concreto).

TIPOS DE PRESAS

Presas de Tierra:•Secciones Homogéneas.

•Sección graduada o zonada, con núcleo impermeable.

•Sección de enrrocamiento (escollera) con corazón impermeable.

•Presas de pantalla.

Presas de concreto u hormigón:•Presas de gravedad (mayor volumen de hormigón sin estribos).

•Presas de contrafuerte (presas de gravedad aligeradas con

elementos estructurales transversales)

•Presas de Arco gravedad (con estribos y planta en arcos)

•Presas de arco bóveda (estructuras esbeltas, planta y sección curva)



Presas de Tierra:



PARTES CONSTITUYENTES DE UNA PRESA

•Presa (material de concreto o de tierra)

•Aliviaderos o vertedor de excedencias.

•Obras de toma.

•Vaso de almacenamiento

•Obras misceláneas (Instalaciones, vialidad)

Presas de gravedad

Son estructuras de hormigón de sección

triangular; la base es ancha y se va

estrechando hacia la parte superior; la cara

que da al embalse es prácticamente vertical.

Vistas desde arriba son rectas o de curva

suave. La estabilidad de estas presas radica

en su propio peso. Es el tipo de construcción

más duradero y el que requiere menor

mantenimiento. Su altura suele estar

limitada por la resistencia del terreno.

Debido a su peso las presas de gravedad de

más de 20 m de altura se construyen sobre

roca.



Presas de bóveda o de arco

Este tipo de presa utiliza los fundamentos

teóricos de la bóveda. La curvatura

presenta una convexidad dirigida hacia el

embalse, así la carga se distribuye por

toda la presa hacia los extremos; las

paredes de los estrechos valles y cañones

donde se suele construir este tipo de

presa. En condiciones favorables, esta

estructura necesita menos hormigón que

la de gravedad, pero es difícil encontrar

emplazamientos donde se puedan

construir.



Presas de contrafuertes

Las presas de contrafuertes tienen una pared

que soporta el agua y una serie de

contrafuertes o pilares, de forma triangular,

que sujetan la pared y transmiten la carga del

agua a la base. Estas presas precisan de un 35 a

un 50% del hormigón que necesitaría una de

gravedad de tamaño similar. Hay varios tipos de

presa de contrafuertes: los más comunes son de

planchas uniformes y de bóvedas múltiples. A

pesar del ahorro de hormigón las presas de

contrafuertes no son siempre más económicas

que las de gravedad. El coste de las

complicadas estructuras para forjar el hormigón

y la instalación de refuerzos de acero suele

equivaler al ahorro en materiales de

construcción. Pero este tipo de presa es

necesario en terrenos poco estables.









METODOLOGÍA DE LOS ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS

Los estudios

geológicos y

geotécnicos de

presas se desarrollan

en consonancia con

las distintas fases del

proyecto y

construcción de una

presa



Estudios a realizar para construir las

presas:

1.- Estudio Hidrogeológico.

2.- Estudio topográfico.

3.- Estudio geológico.

4.- Estudios geotécnicos.

5.- Estudios económicos.

6.- Estudios de Impacto ambiental.

ESTUDIOS A REALIZAR EN PRESAS



RECONOCIMIENTOS GEOLÓGICOS E INVESTIGACIONES in situ

Las investigaciones in situ para presas dependen tanto de las condiciones geológicas

como el tipo de presa, sus dimensiones y estructuras auxiliares, debiendo adaptar en

cada caso los reconocimientos a las condiciones del proyecto.





Aspectos a considerar en los estudios geológicos, regionales y

estudios previos de cerradas.









CRITERIOS GEOLÓGICO-

GEOTÉCNICOS DE SELECCIÓN DE

PRESAS



¿Cómo seleccionar el tipo de presa?, Cuáles son las características

principales?

1.- Debe ser lo más impermeable posible, geológicamente óptima.

2.- Debe poseer un sitio adecuado para colocar la presa, es decir, una

garganta y un suelo resistente.

3.- Disponibilidad de materiales de construcción próxima a la presa.

4.- Geológicamente estable para fundar estribos.

5.- Buena capacidad de almacenamiento, es decir, que se almacenen

grandes volúmenes de agua, con costos relativamente bajos.

6.- agua de buena calidad.

7.- Sitio apropiado para la colocación de aliviaderos u obras de toma.

CARACTERISTICAS DE UNA PRESA



Materiales geológicos para la construcción:

Se inicia en los estudios previos, deben cumplir

los siguiente requisitos:

-Volumen apropiado a la magnitud de la presa.

-Calidad adecuada para los diferentes fines.

-Distancia operativa.

-Facilidad de extracción.

-Condiciones medio-ambientales aceptables

para su explotación.

CARACTERISTICAS DE UNA PRESA



MATERIALES GEOLÓGICOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS

Según la utilización del material se tiene:

Núcleos impermeables: Impiden el paso a

través del cuerpo de la

presa:

-Baja permeabilidad < 10-5cm/seg.

-Arcillas y limos o arenas con alto contenido

de arcillas, o margas y argilitas.

-IP entre 15 y 35.

-Se compactan en espesores de 20 a 30 cm

con rodillo pata de cabra.



Espaldones o escolleras:

-Transmiten a la presa resistencia y

estabilidad, y la protegen de la erosión.

-Se compactan a menores de 2 m de

altura con rodillos vibratorios.

-Menor al 5% de finos y bien gradados.

Filtros y drenes:

-Evitan el paso de las partículas finas de

los materiales contiguos y permiten el

drenaje

-Son materiales granulares, con criterio

granulométrico estricto, ausencia de finos,

alta resistencia e inalterables.

Áridos para hormigones.





Fuerzas Ejercidas

CONDICIONES

GEOLÓGICO-

GEOTECNICAS DE

CIMENTACIÓN EN

PRESAS



Mecanismos de Rotura





MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA



MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA



Education

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