Protecciones de escollera frente al sobrevertido en presas de materiales sueltos

Abstract

Este trabajo constituye el inicio de una investigación cuyo objetivo final es definir criterios de diseño de las protecciones de escollera en forma de repié situadas sobre el talud de aguas abajo de una presa de escollera. La función de estas protecciones es evitar el proceso de deslizamiento en masa que puede producirse cuando el agua vierte sobre la coronación de la presa como consecuencia de la insuficiencia de sus órganos de desagüe. Queda fuera del ámbito de este trabajo el estudio de la erosión que también puede producirse.

El trabajo se enmarca en el proyecto de investigación XPRES, en el que participan CEDEX, CIMNE y la UPM, y cuyo objeto es estudiar la rotura de las presas de escollera por sobrevertido y su protección.

Tras el análisis del estado del arte, se realizaron ensayos en modelo físico de 6 casos diferentes con distintas secciones tipo de material granular, no cohesivo, diferente para la presa y la protección. Estos ensayos se han realizado en un recinto de ensayo de 13,7 m (largo) x 2,4 m (ancho) x 1,4 m(alto); la altura de la presa ha sido de 1 m y el volumen del material utilizado en cada ensayo ha sido de entre 4,1 m3 y 5 m3. También se realizó la modelación numérica de la filtración y el cálculo de la estabilidad en masa correspondiente, calibrados mediante los datos obtenidos mediante modelación física. Como caso de referencia se ensayó la rotura de la presa sin proteger para, de esa forma, tener criterio de comparación y evaluar el incremento de la seguridad alcanzado en cada uno de los 6 casos ensayados.

A partir de los ensayos realizados y de la modelación matemática se han obtenido conclusiones respecto a la idoneidad de este tipo de protección para evitar la rotura de presasa de escollera en situación de sobrevertido. Para ello se ha analizado el caudal de sobrevertido soportado comparándolo con el que soportaría la presa sin protección alguna, así como el aumento del coeficiente de seguridad al deslizamiento de la presa protegida y su incremento respecto de la presa sin protección.

Se ha podido comprobar la bondad de los métodos de cálculo habitualmente utilizados en la práctica ingenieril, haciendo uso de modelos de filtración con ley de resistencia lineal y modelos de deslizamiento en masa por métodos de equilibrio límite (concretamente se ha utilizado el método de Bishop), como medio para analizar la estabilidad de este tipo de solución.

Finalmente, se establecieron las pautas de las nuevas investigaciones a realizar en lo sucesivo para alcanzar el objetivo final: definir criterios concretos de diseño fáciles de llevar a la práctica.

References

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