Abstract
Este trabajo es el fruto de una tesis doctoral cuyo objetivo principal es definir criterios de diseño
de protecciones en forma de repié en presas de materiales sueltos cuyo espaldón de aguas abajo
esté formado por escollera. La protección propuesta consiste en un relleno de material granular
situado sobre el pie de aguas abajo de la presa y formado a su vez por una escollera con
características diferenciadas respecto de la escollera que integra el espaldón de la presa.
La función de esta protección es evitar que se produzcan deslizamientos en masa cuando una
cantidad de agua anormalmente elevada circula accidentalmente por el espaldón de aguas abajo
de la presa por distintos motivos como pueden ser el vertido por coronación de la presa o la
pérdida de estanqueidad del elemento impermeable o del cimiento. Según los datos de la
International Commission on Large Dams (ICOLD 1995) el 70% de las causas de rotura o avería
grave en presas de materiales sueltos en el mundo están dentro de las que se han indicado con
anterioridad.
Esta circulación accidental de agua a través del espaldón de escollera, típicamente turbulenta, se
ha denominado en este trabajo percolación (“through flow”, en inglés) para diferenciarla del
término filtración, habitualmente utilizada para el flujo laminar a través de un material fino. El
fenómeno físico que origina la rotura de presas de materiales sueltos sometidas a percolación
accidental es complejo, entrando en juego diversidad de parámetros, muchas veces no
deterministas, y con acoplamiento entre procesos, tanto de filtración como de arrastre y
deslizamiento.
A lo largo de la investigación se han realizado diferentes estudios experimentales y numéricos con
objeto de analizar el efecto sobre el nivel de protección frente al deslizamiento en masa que
producen los principales parámetros geométricos que definen el repié: la anchura de la berma, el
talud exterior y su altura máxima desde la base. También se han realizado estudios sobre factores
con gran influencia en el fenómeno de la percolación como son la anisotropía del material y el
incremento de los caudales unitarios en el pie de presa debidos a la forma de la cerrada.
A partir de los resultados obtenidos en las distintas campañas de modelación física y numérica se
han obtenido conclusiones respecto a la efectividad de este tipo de protección para evitar parcial
o totalmente los daños provocados por percolación accidental en presas de escollera. El resultado
final del trabajo es un procedimiento de diseño para este tipo de protecciones.
Con objeto de completar los criterios de dimensionamiento, teniendo en cuenta los mecanismos
de rotura por erosión interna y arrastre, se han incluido dentro del procedimiento
recomendaciones adicionales basadas en investigaciones existentes en la bibliografía técnica.
Finalmente, se han sugerido posibles líneas de investigación futuras para ampliar el conocimiento
de fenómenos complejos que influyen en el comportamiento de este tipo de protección como son
el efecto de escala, la anisotropía de la escollera, las leyes de resistencia que rigen la filtración
turbulenta a través de medios granulares, los efectos de cimentaciones poco competentes o la
propia caracterización de las propiedades de la escollera de presas.
Este trabajo es el fruto de una tesis doctoral cuyo objetivo principal es definir criterios de diseño
de protecciones en forma de repié en presas de materiales sueltos cuyo espaldón de aguas abajo
esté formado por escollera. La protección [...]