CURSO PRACTICO SOBRELAGUNAS DE ESTABILIZACION:

TEORIA, PRACTICA, OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

ORGANIZADO POR:ASOCIACION ECUATORIANA DE INGENIERIA

SANITARIA Y AMBIENTAL, AEISA Y LAUNIVERSIDAD LAICA VICENTE ROCAFUERTE DE

GUAYAQUIL

12 al 24 de Mayo 2003Guayaquil, Ecuador

SEMINARIO SOBRETRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DETIERRAS

Fabian Yanez, Ph.D.CONSULTOR

MOVIMIENTO DE TIERRAS

• Movimiento de tierras y diseño de los diques requiereasesoría de Geotécnicos o Ingenieros de Mecánica desuelos

• Se requieren perforaciones y muestreos paracaracterizar el tipo de suelo

• Taludes de diques, tipo de material a emplearse yforma de impermeabilización, debe ser efectuadodespués de las correspondientes pruebas de mecánicade suelos

• Cuidadoso estudio para manejo de los estratos y elbalance entre corte y relleno: 80% del costo de la obra

ESTUDIOS NECESARIOS PARA ELMOVIMIENTO DE TIERRAS (1)

• TOPOGRAFIA DETALLADA, UBICACIÓN Y GEOLOGÍA• ESTUDIO DEL MOVIMIENTO DE TIERRAS

– Lagunas conformadas sólo en excavación(enterradas)

– Lagunas conformadas en excavación y terraplenes(semienterradas)

– Lagunas conformadas con diques en terraplén• MINIMIZACION DEL VOLUMEN DE SUELOS A

MANEJARSE– Manejo de estratos y mezclas– Balance de volúmenes de corte, terraplenes

compactados y material para impermeabilización

LAGUNA ENTERRADA

NIVEL DEL TERRENO

LAGUNA SEMI ENTERRADA CONBALANCE DE CORTE Y RRELLENO

NIVEL DEL TERRENO

LAGUNA CON DIQUES EN TERRAPLENTODO EL MATERIAL DE DIQUES ES IMPORTADO

NIVEL DEL TERRENO

VOLUMEN DE DIQUES COMPACTADOS

0

50000

100000

150000

200000

250000

POBLACION DE DISEÑO

m3

CON CORTE 15973 27002 52690 85502 135357 237884

SIN CORTE 29071 40913 65809 95575 139033 225980

10000 20000 50000 1E+05 2E+05 5E+05

ALTURA DE CORTE PARA BALANCE DE MOVIMIENTO DE TIERRAS

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

POBLACION DE DISEÑO

ALTU

RA D

E CO

RTE,

m

CORTE 1.217 0.981 0.705 0.533 0.395 0.262

10000 20000 50000 1E+05 2E+05 5E+05

ESTUDIOS NECESARIOS PARA ELMOVIMIENTO DE TIERRAS (2)

• ESTABILIDAD GEOTECNICA– Resistencia física y mecánica de taludes

• Tubificación, Oleaje, Pendiente mínima (resistencia alcorte), asentamiento

– Resistencia física y mecánica del fondo• Tubificación, Falla de capacidad portante (suelos

saturados)

• ESTANQUEIDAD– Suelos impermeables– Geosintéticos

COMPONENTES DEL ESTUDIO DEMECANICA DE SUELOS

TRABAJOS DE CAMPO– Profundidad de la investigación– Tipo de muestreo

TRABAJOS DE LABORATORIO– Ensayos de clasificación– Ensayos de resistencia (compresión simple –

penetración estándar)– Ensayos de permeabilidad (en campo y laboratorio)

PRUEBAS DEL ESTUDIO DE MECANICA DESUELOS

• Perforación con muestreo y ensayo de penetraciónestándar (o pozos a cielo abierto)

• Toma de muestras inalteradas con tubo Shelby• Granulometría, límite plástico y límite líquido• Límite de contracción• Compactación• Peso específico• Presión de expansión (controlada)• Permeabilidad en material compactado• Triaxial U.U.• Contenido de agua• Informe y recomendaciones

COEFICIENTES DE PERMEABILIDAD

COEFICIENTE DE PERMEABILIDAD

TIPO DE SUELO m/s mm/día Para 1.50 m

Arcilla < 10-9 < 0.09 17361 días

Arcilla arenosa 10-9 - 10-8 0.086 - 0.864 17361 - 1736 días

Limo 10-8 - 10-7 0.864 - 8.64 1736 - 174 días

Turba 10-7 - 10-6 8.64 - 86.4 174 - 17 días

Arena fina 10-6 - 10-4 86.4 - 8640 17 - 1.7 días

Arena Gruesa 10-4 - 10-3 8640 - 86400 1.7 - 0.17 días

Arena gravosa 10-3 - 10-2 86400 - 864000 4 - 0.4 horas

Grava > 10-2 >864000 <25 minutos

ESTABILIDAD GEOTECNICADiseño de los taludes

• Los taludes, su máxima pendiente• Los taludes y su estabilidad a la acción directa

de las aguas• Los taludes y su estabilidad a la tubificación• Su estabilidad a los agrietamientos• Su deslizamiento orginado por su peso y las

fuerzas de filtración• Su estabilidad a la licuefacción• Los terraplenes y su estabilidad a los

asentamientos• Los taludes y terraplenes en su concepción

constructiva: las especificaciones

EL FLUJO DE AGUAQue se debe considerar

• El caudal de infiltración a través de lazona de fluijo

• La influencia del flujo de agua sobre laestabilidad general de la masa del suelo através de la que ocurre

• Las posibilidades del agua de infiltraciónde producir arrastres de material sólido,erosiones, tubificación, etc.

RESISTENCIA DE LOS SUELOS A LATUBIFICACIÓN

RESISTENCIA TIPO DE SUELO Indice de

Plasticidad

Gran resistencia Arcillas plásticas muy bien compactadas Ip > 15

a la tubificación Arcillas plásticas con compactación diferente Ip > 15

Arenas bien gradeadas o mezcla de arena y grava,

con contenido de arcilla de plasticidad media bien Ip > 8

compactada

Resistencia media Arenas bien gradeadas o mezcla de arena y grava,

a la tubificación con contenido de arcilla de plasticidad media Ip > 8

deficientemente compactadas

Mezclas no plásticas bien gradeadas o deficientemente

compactadas, de grava, arena y limo Ip < 6

Mezclas no plásticas bien gradeadas y deficientemente

compactadas de grava, arena y limo Ip < 6

Baja resistencia Arenas limpias, finas y uniformes deficientemente

a la tubificación compactadas Ip < 6

Arenas limpias, finas y uniformes bien compactadas Ip < 6

FLUJO DE AGUA A TRAVES DE LOS TERRAPLENES

PROTECCION CONTRA FALLAS MASFRECUENTES EN LOS TERRAPLENES

ACCION DIRECTA DE LAS AGUAS– Utilizar una berma suficiente– Utilizar una cobertura adecuada en los taludes

TUBIFICACION– Diseño adecuado del terraplén– Utilizar suelos con resistencia adecuada a la tubificación

AGRIETAMIENTOS– Uso de suelos con buena resistencia a los agrietamientos

• Limos IP < 10, LL < 30%• Arcillas IP < 15

DESLIZAMIENTO DE TALUDES– Diseñar con un factos de deslizamiento > 3

PROTECCION CONTRA FALLAS MASFRECUENTES EN LOS TERRAPLENES

LICUEFACCION– No utilizar limos con IP < 6 ni arenas finas

uniformesASENTAMIENTOS

– Proveer una sobre altura para compensar elasentamiento

MATERIALES DE CONSTRUCCION– Utilizar suelos adecuados

CONSTRUCCION– El fiscalizador debe asegurar que se cumplan

los requisitos de diseño

LOS GEOSINTETICOSEl porqué de su uso

• Son frecuentemente necesarios• Son rápidamente instalados• Generalmente reemplazan a materiales de

la naturaleza• Facilitan el diseño• Su uso es muy apropiado cuando se

intensifica en el mundo la protección almedio ambiente

LOS GEOSINTETICOS Y LASGEOMEMBRANAS

El uso de geotextiles por agujas colocados sobreel suelo excavado provee los siguientesbeneficios a la geomembrana y obra en general:

– Area de trabajo limpia– Aumento en la resistencia al punzonamiento– Mayor resistencia a la fricción entre geomembrana y

suelo– La selección adecuada del geotextil permitirá el

drenaje de agua ascendente o gases que se generandebajo de la geomembrana. En estos casos serequieren gotextiles no tejidos punzonados poragujas, georedes o geocompuestos

LAS GEOMEMBRANAS: revestimiento flexible obarrera flexible de muy baja permeabilidad

CARACTERISTICAS FISICAS Y QUIMICAS:– Permeabilidad (K) entre 1E-10 a 0.5E-13 cm/s– Espesor entre 0.5 mm (20 mils) y 2.5 mm (100 mils)– Resistencia al ozono y rayos ultravioleta– Compatibilidad química– Resistencia a la tensión, al rasgado, impacto,

punzonamiento– Fricción entre el suelo y geomembrana– Estabilidad al ataque biológico– Comportamiento adecuado frente a cambios

térmicos

ESTUDIOS DE MECÁNICA DE SUELOS

Son imprescindibles para un adecuadodiseño

Estudios geotécnicos son complicados

Necesario contratar a un Ingeniero deSuelos

FIN DE LA PRESENTACION

Gracias por su atención

Preguntas por Favor