1.3.4.2. Análisis de Estabilidad de Taludes

SUBDIRECCIN GENERAL DE INFRAESTRUCTURA HIDROAGRICOLA.ORGANISMO DE CUENCA LERMA SANTIAGO - PACIFICODIRECCIN LOCAL GUANAJUATO

Estudio de Estabilidad de la presa El Palote, Municipio de Len, Guanajuato.

1.3. Estudio de Geotecnia1.3. 4.- Trabajos de Gabinete1.3.4.2.- Anlisis de Estabilidad de Taludes.

Estudio de Estabilidad de la presa El Palote, Municipio de Len, Guanajuato.

OCTUBRE 2014SUBDIRECCIN GENERAL DE ORGANISMO DE CUENCA LERMA - SANTIAGO - PACIFICOIFRAESTRUCTURA HIDROAGRCOLA DIRECCIN LOCAL GUANAJUATO

2Anlisis de estabilidad de la cortina

La presa El Palote se construy en el ao de 1954 para el abastecimiento de agua potable de la Ciudad de Len, Guanajuato; est constituida por una seccin del tipo de tierra, y originalmente tena banquetas aguas arriba y aguas abajo entre la estacin 1+200 y hasta su empotramiento con la margen izquierda.

Dado el crecimiento poblacional de la Ciudad de Len, en la actualidad la presa se encuentra prcticamente rodeada por la zona urbana, y actualmente forma parte del Parque Metropolitano de la Ciudad de Len; se observan algunas modificaciones en la obra, como la remocin de la banqueta en el talud de aguas abajo, la falta de enrocamiento en algunas zonas de sus taludes y la reduccin en el ancho de la corona, aparentemente por la sobreelevacin de la cortina.

Como consecuencia de las modificaciones al proyecto original, y debido a que inmediatamente aguas abajo de la cortina se encuentra una zona urbana densamente poblada, es necesario verificar las condiciones de seguridad de la obra en su estado actual.

Caractersticas de la cortina

Para el anlisis se tomaron tres secciones, las cuales se consideran crticas, en general la seccin existente consiste en una cortina de 20.50 m de altura mxima, una corona de ancho variable de 5.00m y hasta 6.50 m, con talud de aguas abajo con pendiente aproximada 1.6:1.0 y el de aguas arriba 2.2:1.0, de acuerdo con la localizacin geogrfica de la cortina, en el municipio de Len, estado de Guanajuato, se consider un coeficiente ssmico de 0.15 segn la Regionalizacin Ssmica de la Repblica Mexicana elaborada por la SRH y modificada despus del sismo de 1985.

Figura 1. Seccin de la Cortina Km 1+300



Caractersticas de los materiales

Las propiedades de resistencia y volumtricas de los materiales que forman el cuerpo de la cortina, se tomaronde los resultados de las pruebas de laboratorio de las muestras obtenidas enlas nueve exploraciones realizadas en la cortina, y se muestran a continuacin:

MATERIALCONDICIONES INICIALESCONDICIONES FINALES

PESOVOLUMETRICOSECOPESOVOLUMETRICOHMEDOCOHESIN

ANGULO DEFRICCININTERNAPESOVOLUMETRICOSATURADOPESOVOLUMETRICOHMEDOCOHESIN

ANGULO DEFRICCININTERNA

ton/m3ton/m3ton/m2gradoston/m3ton/m3ton/m2grados

IMPERMEABLE(1)1.801.899.5121.911.893.419.2

GRAVA-ARENA(2)1.901.96382.241.9638

ENROCAMIENTO(3)1.721.73452.001.7345

CONGLOMERADO(4)2.602.6050002.602.605000

Tabla 1. Propiedades de los materiales de la presa El PaloteCalculo de la estabilidad de los taludes

La estabilidad de los taludes de la cortina que forman el cuerpo de la cortina, fue revisada mediante la determinacin de los factores de seguridad contra deslizamiento para distintas geometras de talud, considerando las sobrecargas que se presentarn debido al empuje del embalse, sismo y condiciones de vaciado rpido (sin embalse y estructura de la cortina en condiciones saturadas).

Dada la geometra y tipo de material del que est constituido el talud, se consider una superficie de falla circular en dos dimensiones para cada una de las tres secciones.

La revisin de la estabilidad de los taludes de la cortina, se llev a cabo por el mtodo sueco, utilizando el programa "SLIDE V.5 de la empresa ROCSCIENCE INC", que utiliza el mtodo de Bishop y considera la resistencia al esfuerzo cortante mediante la ecuacin de Mohr-Coulomb. La estabilidad se determina calculando para ello el factor de seguridad mnimo contra falla por deslizamiento que pudiera presentarse y que a su vez determina la posibilidad de ocurrencia de la falla y que depende de los valores del ngulo de friccin, cohesin, peso volumtrico de los estratos involucrados y de la sobrecarga.

El factor de seguridad contra la falla por deslizamiento del talud se calcul con la siguiente expresin:

Donde:MrMomento resistente del suelo por esfuerzo cortante desarrollado a lo largo de la superficie de falla.MmMomento motor generado por el peso de las masas de suelo dentro de la superficie de falla y las sobrecargas en el hombro del talud.

Se realizaron los anlisis de estabilidad de taludes con el mtodo sueco de crculos de falla. Se analizaron varios crculos de falla y se determin su factor de seguridad al deslizamiento tomando en cuenta las propiedades fsicas y mecnicas de cada uno de los materiales que integran la seccin y las diferentes condiciones de operacin de la presa.

El anlisis de la estabilidad de taludes de la cortina de la presa El Palote, formada de materiales graduados, se realiz bajo las condiciones que a continuacin se mencionan:

AGUAS ARRIBA CONDICIONES INICIALES Vaca, antes del llenado (con sismo) Llena (Agua al NAME, Fuerzas de filtracin)

CONDICIONES FINALES Llena (Agua al NAME, Fuerzas de filtracin) Vaciado rpido (Fuerzas de filtracin)

AGUAS ABAJO CONDICIONES INICIALES Vaca, antes del llenado (con sismo) Llena (Agua al NAME, Fuerzas de filtracin)

CONDICIONES FINALES Llena (Agua al NAME, Fuerzas de filtracin) Vaciado rpido (Fuerzas de filtracin)

Resultados de la modelacin

El anlisis de estabilidad de los taludes para las diferentes condiciones gener los siguientes resultados.

Tabla 2. Factores de Seguridad para Anlisis de Estabilidad de Taludes con crculo de deslizamiento (en rojo factores de seguridad menores al recomendado).

CONDICINNIVEL DE AGUAPESO VOLUMTRICO DE LOS MATERIALESFACTORES DE SEGURIDAD

Mnimo1+3001+5001+700

AGUAS ARRIBA

Condiciones Iniciales

Vaca, antes del llenado con sismoNo hayLos pesos volumtricos de todos los materiales se consideran secos.1.101.0411.0311.078

Llena (agua al NAME, fuerzas de filtracin)NAMEEl material impermeable quedar saturado (al 100%) y sumergido, debajo de la lnea de saturacin; y hmedo arriba de ste; los materiales permeables quedarn sumergidos hasta el nivel del agua que se haya considerado y secos arriba de ste.1.501.8861.7311.905

Condiciones Finales


Vaciado rpido (fuerzas de filtracin)No hayLos materiales permeables y el impermeable tendrn pesos sumergidos de la lnea de saturacin hacia abajo respectivamente, y arriba de sta, los permeables se considera con peso volumtrico seco y el impermeable con peso volumtrico hmedo1.251.1601.1431.143

AGUAS ABAJO

Condiciones Iniciales

Vaca, antes del llenado con sismoNo hayLos pesos volumtricos de todos los materiales se consideran secos.1.250.8200.8060.958


Condiciones Finales


Vaciado rpido (fuerzas de filtracin)No hayLos materiales permeables y el impermeable tendrn pesos sumergidos de la lnea de saturacin hacia abajo respectivamente, y arriba de sta, los permeables se considera con peso volumtrico seco y el impermeable con peso volumtrico hmedo.1.300.9891.0501.262

OBSERVACIONES

En la tabla anterior se puede verificar que para cinco de las ocho condiciones analizadas, la estructura no es estable en las tres secciones revisadas,ya que presenta factores de seguridad menores al mnimo recomendado por la normatividad interna de la Conagua.

Es importante hacer notar que, prcticamente para todas las condiciones analizadas en el talud de aguas abajo, el factor de seguridad es menor al recomendado para las tres secciones analizadas, esto es resultado de la pendiente que presenta este talud (1.6:1.0).

nicamente para la condicin de la estructura llena al NAME con fuerzas de filtracin para condiciones iniciales y para el talud de aguas arriba se considera que la estructura es estable.

Sin embargo, es estrictamente necesario que para todas las condiciones de anlisis los taludes de la presa sean estables.

CONCLUSIN

Se concluye que bajo las condiciones geomtricas, cargas y resistencias consideradas, los taludes de la cortina tienen riesgo de falla por deslizamiento por lo que se consideran inestables y se debern ejecutar a la brevedad obras que permitan darle estabilidad a la estructura.

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Figura 4. Anlisis de estabilidad considerando vaso vacocon sismo en condiciones iniciales en el talud de aguas arriba, seccin 1+300

Figura 5. Anlisis de estabilidad considerando vaso al NAMEen condiciones iniciales en el talud de aguas arriba, seccin 1+300

Figura 6. Anlisis de estabilidad considerando vaso al NAME en condiciones finales en el talud de aguas arriba, seccin 1+300

Figura 7. Anlisis de estabilidad considerando vaciado rpido en condiciones finales en el talud de aguas arriba, seccin 1+300

Figura 8. Anlisis de estabilidad considerando vaso vaco con sismo en condiciones iniciales en el talud de aguas abajo, seccin 1+300

Figura 9. Anlisis de estabilidad considerando vaso al NAME en condiciones iniciales en el talud de aguas abajo, seccin 1+300

Figura 10. Anlisis de estabilidad considerando vaso al NAME en condiciones finales en el talud de aguas abajo, seccin 1+300

Figura 11. Anlisis de estabilidad considerando vaciado rpido en condiciones finales en el talud de aguas abajo, seccin 1+300

Figura 12. Anlisis de estabilidad considerando vaso vaco con sismo en condiciones iniciales en el talud de aguas arriba, seccin 1+500

Figura 13. Anlisis de estabilidad considerando vaso al NAME en condiciones iniciales en el talud de aguas arriba, seccin 1+500







Figura 20. Anlisis de estabilidad considerando vaso vaco con sismo en condiciones iniciales en el talud de aguas arriba, seccin 1+700

Figura 21. Anlisis de estabilidad considerando vaso al NAME en condiciones iniciales en el talud de aguas arriba, seccin 1+700







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