Bernardo Caicedoa) María Juliana Chaparroa)

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1. INTRODUCCIÓN. Las presas hidráulicas tienen como función canalizar el agua de un cauce fluvial para diferentes usos como, proyectos de tipo hidroeléctricos, riego de cultivos, acueductos, regulación de aguas, control de inundaciones, entre otros. Estas pueden construirse en tierra y enrocado, teniendo como ventaja, una mayor economía y una mayor resistencia a los asentamientos en su cimentación. Sin embargo, en estas pueden presentarse diversos tipos de falla a causa de diferentes factores, como desbordamientos, falla en la cimentación o tubificaciones, siendo estas últimas, la causa que se presenta con mayor frecuencia en los casos reportados. (Suarez, 2016) a) Universidad de los Andes, Colombia, Carrera 1 No. 18A-12, Bogotá, Colombia 111711 Las tubificaciones son causadas por filtraciones de agua, que generan un mecanismo de sufusión, el cual, consiste en la erosión interna presentada por el desprendimiento, transporte y posible filtración de la fracción más fina, a través de la estructura del suelo. Este mecanismo depende de factores como la granulometría del material y la densidad obtenida en la compactación, por tal razón, la presente investigación se centra en el estudio de estos dos factores. En la actualidad los métodos generalmente usados para evaluar el potencial de sufusión, se basan en el análisis de la curva granulométrica, sin embargo, nace la necesidad de un método que, además de este parámetro, también tenga en cuenta la densidad. Se plantea entonces el objetivo principal de la presente investigación; evaluar un nuevo método para identificar la potencial erosión EVALUACIÓN DE UN NUEVO MÉTODO PARA IDENTIFICAR SUFUSIÓN EN PRESAS EN TIERRA. Bernardo Caicedo a) y María Juliana Chaparro a) ABSTRACT En la investigación se buscó presentar evidencia significativa de la funcionalidad del método de filling diagram (utilizado en la medición la segregación de concretos) para medir el potencial de sufusión en presas en tierra. Para esto, en primer lugar, se realizó una comparación por medio de variables estadísticas de dos métodos geométricos existentes en la bibliografía con el nuevo método estudiado. Posteriormente, se realizó un diseño experimental para comparar los resultados obtenidos en el laboratorio con los obtenidos por medio del método. Finalmente, se presentó un aporte que soporta, mediante análisis experimentales y estadísticos que, el filling diagram, es un método efectivo para detectar sufusión en presas, teniendo en cuenta más variables que los métodos geométricos, como la densidad del material. KEYWORDS Erosión interna, sufusión, Filling Diagram, Tasa de erosión interna

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1. INTRODUCCIÓN.

Las presas hidráulicas tienen como función

canalizar el agua de un cauce fluvial para

diferentes usos como, proyectos de tipo

hidroeléctricos, riego de cultivos, acueductos,

regulación de aguas, control de inundaciones,

entre otros. Estas pueden construirse en tierra y

enrocado, teniendo como ventaja, una mayor

economía y una mayor resistencia a los

asentamientos en su cimentación. Sin embargo, en

estas pueden presentarse diversos tipos de falla a

causa de diferentes factores, como

desbordamientos, falla en la cimentación o

tubificaciones, siendo estas últimas, la causa que

se presenta con mayor frecuencia en los casos

reportados. (Suarez, 2016)

a) Universidad de los Andes, Colombia, Carrera 1 No.

18A-12, Bogotá, Colombia 111711

Las tubificaciones son causadas por filtraciones de

agua, que generan un mecanismo de sufusión, el

cual, consiste en la erosión interna presentada por

el desprendimiento, transporte y posible filtración

de la fracción más fina, a través de la estructura

del suelo. Este mecanismo depende de factores

como la granulometría del material y la densidad

obtenida en la compactación, por tal razón, la

presente investigación se centra en el estudio de

estos dos factores.

En la actualidad los métodos generalmente usados

para evaluar el potencial de sufusión, se basan en

el análisis de la curva granulométrica, sin

embargo, nace la necesidad de un método que,

además de este parámetro, también tenga en

cuenta la densidad. Se plantea entonces el objetivo

principal de la presente investigación; evaluar un

nuevo método para identificar la potencial erosión

EVALUACIÓN DE UN NUEVO MÉTODO PARA IDENTIFICAR SUFUSIÓN EN

PRESAS EN TIERRA.

Bernardo Caicedoa) y María Juliana Chaparroa)

ABSTRACT

En la investigación se buscó presentar evidencia significativa de la funcionalidad del método de filling

diagram (utilizado en la medición la segregación de concretos) para medir el potencial de sufusión en

presas en tierra. Para esto, en primer lugar, se realizó una comparación por medio de variables

estadísticas de dos métodos geométricos existentes en la bibliografía con el nuevo método estudiado.

Posteriormente, se realizó un diseño experimental para comparar los resultados obtenidos en el

laboratorio con los obtenidos por medio del método. Finalmente, se presentó un aporte que soporta,

mediante análisis experimentales y estadísticos que, el filling diagram, es un método efectivo para

detectar sufusión en presas, teniendo en cuenta más variables que los métodos geométricos, como la

densidad del material.

KEYWORDS

Erosión interna, sufusión, Filling Diagram, Tasa de erosión interna

interna en presas, en primer lugar, comparando

métodos existentes en la bibliografía con el nuevo

método para analizar su validez, y posteriormente,

evaluar el nuevo método experimentalmente.

2. METODOS UTILIZADOS.

Debido a que se busca comparar los métodos

existentes en la bibliografía con un nuevo método

que tenga en cuenta, además de la curva

granulométrica, la densidad, se toman métodos

geométricos como el Kenney and Lau y los Tres

segmentos, para compararlos con el método de

filling diagram, el cual se utiliza usualmente para

evaluar la segregación de concretos.

2.1. Método de Kenney and Lau.

El enfoque del método de Kenney and Lau

consiste en el análisis de la granulométrica sobre

la longitud de la sección fina.

Kenney and Lau, evaluaron muestras de suelos en

permeámetros con diámetros de 245 a 580mm con

un flujo aguas abajo. Los suelos inestables

presentaron tres zonas: Una zona superior con

partículas gruesas en su mayoría, una zona central

homogénea y una zona de transición en la parte

inferior (Rönnqvist & Viklander, 2014).

Comparando con las granulometrías iniciales, se

evidenciaba una remoción de partículas. Con base

en estos resultados, se realizaron diferentes

ensayos con filtros para determinar un tamaño de

control, los tamaños de las partículas mayores a

este se retenían en el filtro y partículas menores,

representaban a las partículas que se segregaban

(Chahal & Chiu, 1984). (Ver Figura 1).

A partir de los experimentos, se estableció una

metodología de evaluación de la curva

granulométrica, mediante una zona F en la cual se

encuentran las partículas de diámetro menor al

Diámetro de control (Dc) las cuales pasan el filtro,

y una zona H, donde se encuentran las partículas

que se retienen en el filtro, es decir que no se

segregan, con un tamaño 4Dc (Ver Figura 2)

Figura 1. Diámetro de control Kenney and Lau.

Figura 2. División de la curva Kenney and Lau.

Con base en el análisis de la curva y después de

una serie de ensayos se determinó que los suelos

que presentaban una relación H/F<1,

correspondían a los suelos inestables.

(Ver Figura 3)

Figura 3. Criterio de suelos inestables de kenney and

lau.

Dc*: Tamaño de control.

Partículas mayores son

retenidas en el filtro.

Partículas que se

retienen en el filtro.

Partículas que se

pasan el filtro.

2.2. Método de los Tres Segmentos.

El enfoque del método de los tres segmentos es

determinar la pendiente de la zona de las partículas

finas, intermedias y gruesas de la curva

granulométrica. Los criterios de evaluación del

método, fueron determinados a partir de una serie

de ensayos sobre suelos mal gradados. En la

Figura 4 se observan los criterios que definen un

suelo inestable.

Figura 4. Criterios que definen un suelo inestable en el

método de los tres segmentos.

(yousif, 2017)

2.3. Método del Filling Diagram.

Este método fue desarrollado por François de

Larrad y se basa en el “Linear Packing Model”;

su enfoque consiste en medir el potencial de

segregación de una mezcla granular, mediante el

“Filling diagram”, el cual se construye a partir del

coeficiente de llenado. Este se utiliza

generalmente en la fabricación de concretos, sin

embargo, en la presente investigación se busca

probarlo en la para evaluar el fenómeno de

sufusión.

Teniendo una mezcla polidispersa de variedad de

diámetros de tamaño d, cada tamaño representará

una clase i. Al presentarse filtraciones de agua,

pueden transportarse las partículas de menor

tamaño a través de la matriz del suelo formada por

las partículas con mayor diámetro, este fenómeno,

puede generar que existan espacios en la matriz

donde no existan partículas de una clase i. El

coeficiente de llenado se define entonces, como la

relación entre el volumen ocupado por una clase i

en relación del volumen total, y el volumen

máximo que la clase i puede ocupar. De este

coeficiente de llenado se deriva entonces el

potencial de segregación, en este caso sufusión

(Factor S), de la mezcla, midiendo la porción de

la mezcla en la cual no se presentará una partícula

i, en caso de una segregación total. (Ver Figura 5)

Figura 5. División por clases y coeficiente de llenado.

A partir del coeficiente de llenado de cada clase i

se construye el Filling diagram. (Ver Figura 6)

Figura 6. Construcción del Filling Diagram.

Coeficiente de llenado de la clase i. Φi: Volumen ocupado por la clase i, en relación

del volumen total.

Φi*: Máximo volumen que la clase i puede

ocupar.

Factor Si.

Porción de la mezcla en la cual no se presentaría una partícula

i, en caso de una segregación total.

Clase i

Potencial de segregación S

Coef

icie

nte

de

llenado

Cabe resaltar que, la fracción de volumen de la

clase i en relación del volumen de solidos total, se

halla a partir del volumen de solidos de una mezcla

granular en unidad del volumen total. La cual, a su

vez, depende de la relación de vacíos de la mezcla,

por lo tanto, este método tiene en cuenta el grado

de compactación del material. En la Figura 7 se

muestras las ecuaciones principales del método.

Figura 7. Ecuaciones utilizadas en el cálculo del Filling

Diagram.

3. METODOLOGÍA.

La presente investigación consta de dos etapas. La

primera, corresponde a una fase teórica donde se

compararon los tres métodos mencionados;

tomando de la bibliografía 33 curvas

granulométricas de muestras sobre las cuales se

realizó el ensayo de sufusión, para evaluarlas por

medio de cada método. La segunda etapa,

corresponde a la fase experimental de la

investigación, en la cual se realizó el ensayo de

sufusión sobre muestras con diferentes

granulometrías, para evaluar posteriormente, cada

curva granulométrica por medio del método del

Filling Diagram.

3.1. Metodología de la primera etapa de la

investigación.

A continuación, se presenta el resumen de los

pasos ejecutados en la investigación.

Figura 8. Pasos principales de la primera etapa de la

investigación

Extracción de las curvas granulométricas.

Se realizó una revisión de la bibliografía

tomando las investigaciones que se han

llevado a cabo en el tema de evaluación de

sufusión en presas en tierra. Se tomaron como

base en las que han realizado ensayos de

sufusión experimentalmente, con el fin de

evaluar los métodos de Kenney and Lau, los

tres segmentos y el Filling Diagram.

Para cada investigación seleccionada se

extrajeron las curvas granulométricas de los

materiales evaluados. En total se analizaron

33 granulometrías, de las cuales 27

∅𝒊 = 𝒚𝒊 ∗ ∅

𝛷 =𝑉𝑠

𝑉𝑡

𝛷 =1

𝑒 + 1

- Ø: Volumen de solidos de una

mezcla granular en unidad del

volumen total.

- Vs: Volumen de sólidos.

- Vt: Volumen total.

- e: Relación de vacíos.

- βi: Máxima compacidad obtenida

experimentalmente para cada

fracción.

- aij: parámetro descriptivo del

efecto de des-compactación,

ejercido por una clase j sobre una

clase dominante i.

- bij: parámetro descriptivo del

efecto de pared, ejercido por una

clase j sobre una clase dominante

i.

Revisión de bibliografía

Extracción de las curvas granulométricas de las

muestras que presentaron sufusión y las que se

mantuvieron estables, tras ensayo

experimental.

Evaluación del potencial de sufusión de las

curvas granulométricas a través de los

diferentes métodos teóricos.

Análisis de validez de los métodos.

presentaron sufusión y 6 se mantuvieron

estables experimentalmente.

Evaluación del potencial de sufusión de las

curvas granulométricas extraídas, por

medio de los tres métodos.

Cada curva granulométrica extraída fue

evaluada por medio de los tres métodos

mencionados bajo los siguientes criterios:

- Método de Kenney and Lau: Si H/Fmin

<1

se considera inestable.

-

- Método de los Tres Segmentos: Si cumple

al menos una condición se considera

inestable.

- Método del Filling Diagram: Teniendo en

cuenta que existen suelos mal gradados

cuyo máximo potencial de segregación es

igual a la unidad (S max = 1), a causa de

un tamaño sin material retenido. Se toma

el promedio de S, ya que, en la teoría, en

estos tipos de casos, las fracciones vecinas

suplementan la brecha del tamaño

faltante.

Evaluando las curvas granulométricas

extraídas con el método del Filling

Diagram y con base en los resultados

experimentales de las investigaciones de

la bibliografía, se obtuvieron valores de S

mayores a 0.7 para las muestras que

habían presentado sufusión. Por tal razón,

se determina que un S promedio mayor a

0.7 se considera inestable.

Análisis de validez de los métodos.

Se evalúa la validez de cada método por

medio de estimadores de variables

estadísticas. El siguiente análisis se basa

en un análisis de sensibilidad y

especificidad. Se establecieron los

siguientes estimadores:

- Indicador Sufusión (S) (Sensibilidad):

Probabilidad de un método de detectar que

una granulometría presenta sufusión

cuando en realidad la presenta.

- Indicador No sufusión (NS)

(Especificidad): Probabilidad de que un

método detecte que no hay sufusión

cuando en realidad no la hay.

El procedimiento de evaluación del análisis de

validez se presenta en la Tabla 1.

Tabla 1. Evaluación del análisis de validez.

Resultado del método

Resultado

reportado en

la

bibliografía.

S No S

S

Verdadero

Positivo

(VP)

Falso

Negativo.

(FN)

No S

Falso

Positivo.

(FP)

Verdadero

Negativo.

(VN)

*S: La granulometría presentó sufusión.

Con base en los criterios presentados en la Tabla

1 se calculan los estimadores del análisis de

validez:

3.2. Metodología de la segunda etapa de la

investigación.

La segunda etapa de la investigación, corresponde

a la fase experimental de la investigación, en la

cual se llevaron a cabo ensayos de sufusión sobre

muestras con diferentes granulometrías y

densidades. Los resultados obtenidos fueron

comparados con los obtenidos con el método del

Filling Diagram, al evaluar las mismas

granulometrías y densidades.

S=𝑉𝑃

𝑉𝑃+𝐹𝑁

NS=𝑉𝑁

𝑉𝑁+𝐹𝑃

Fase experimental

Análisis de las granulometrías por medio

del Filling Diagram.

Comparación de la tasa de erosión

obtenida experimentalmente con los

resultados del Filling Diagram.

Fase experimental.

En la fase experimental se buscó evaluar la

influencia de la granulometría y la densidad en la

erosión interna de los materiales. Para este fin, se

generaron cuatro granulometrías diferentes, y

posteriormente, se fabricaron muestras variando la

densidad relativa. En la Figura 9 se presentan los

pasos del diseño experimental.

Figura 9. Diseño experimental.

- Granulmetrías evaluadas.

Las muestras se crearon variando la cantidad de

finos y los coeficientes de curvatura (Cc) y de

uniformidad (Cu), para obtener pormedio de

tamizado arenas mal gradadas y bien gradadas. A

continuación, en la Figura 10 y la Figura 11 se

muestras las curvas obtenidas y la caracterización

del material, según la distribución de tamaños.

Preparación del material.

Granulometrías mal gradadas.

Arena mal

gradada

Ensayo en el permeámetro para evaluar la tasa de erosión de

cada muestra.

Granulometrías bien gradadas.

Arena mal

gradada 20%

más fina

Arena bien

gradada

Arena bien

gradada 20%

más fina

Ensayo de límites

de Atterberg y

gravedad

específica.

Ensayo de densidad.

Arena

mal

gradada

75%Dr

Arena mal

gradada

Dmáx

Arena mal

gradada 20%

Más fina Dmáx

Arena mal

gradada 20%

Más fina

75%Dr

Arena bien

gradada

Dmáx

Arena bien

gradada

75%Dr

Arena bien

gradada

20% Más

fina Dmáx

Arena bien

gradada

20% Más

fina 75%Dr

► Arena Mal Gradada (AMG). Cu:16.8 Cc:8.7

Arena Mal Gradada 20% más fina (AMG20%). Cu: 13.12. Cc:0.3

Arena Bien Gradada (ABG). Cu:24.11 Cc:1,16

Arena Bien Gradada 20% más fina (ABG20%).Cu:10.7 Cc:1,7 N°200

N°10

N°4

N°3/8

N°40

N°60

N°100

N°20

Bien gradado. Cu>6, 3 > Cc > 1

Figura 10. Coeficiente de curvatura y uniformidad del material

Figura 11. Clasificación del material.

Coeficiente de curvatura y uniformidad del material

- Ensayo de densidad.

Con el fin de evaluar la influencia de la variación en

la densidad se realizó el ensayo de densidad máxima

a cada granulometría, con el molde de masa unitaria

para arenas. Posteriormente, se prepararon las

muestras para su densidad máxima y para 75% de

densidad relativa. En la Figura 12 se presenta la

densidad obtenida.

Figura 12. Densidades obtenidas para cada muestra.

- Ensayo de gravedad especifica.

En la Figura 13 se presenta la gravedad especifica

Figura 13. Resultados de ensayo de gravedad

especifica.

- Ensayo de sufusión.

Con el fin de simular la filtración de agua que puede

presentarse en una presa en tierra, se utilizó el

permeámetro de cabeza constante (Ver Figura 14),

en el cual, en primer lugar, se saturó la muestra en

su totalidad, seguido del paso de agua durante 40

minutos hasta el cambio en su permeabilidad. En

todos los casos, esta disminuyó debido a que, al fluir

el agua dentro de la muestra, se obstruyen los poros

por el material transportado. En la Figura 15 se

esquematiza el procedimiento de ensayo.

Figura 14. Equipo utilizado para evaluar la

permeabilidad.

Normas base. ASTM D 4253 - 4254 y INV E 136-07

H: 1,26m

L:0,12m

Ø: 0,064m

Figura 15. Esquema de procedimiento de ensayo.

Una vez terminado el ensayo de erosión

interna, las muestras fueron retiradas en su

totalidad del equipo y fueron secadas

durante 24 horas a una temperatura de

110°C. Después del tiempo de secado fueron

pesadas.

Evaluación de las granulometrías con el

método de Filling Diagram.

Cada combinación de tipo de granulometría y

grado de compactación, fue evaluada mediante el

método de Filling Diagram, para calcular el

potencial de segregación de cada una. Este

resultado fue comparado con la erosión por unidad

de poro de cada muestra en el ensayo

experimental, definida en la Figura 16

Figura 16. Tasa de erosión interna Fuente: (Rochim, Marot, Sibille, & Thao Le, 2017)

4. RESULTADOS.

Los resultados se dividen por cada fase de la

investigación. En la fase inicial, una vez evaluadas

las granulometrías por cada método, se realizó el

análisis de validez de los resultados.

En la segunda fase se determinó la tasa de erosión

de poro de cada granulometría y, posteriormente,

se comparó con el potencial de segregación

obtenido en el método del Filling Diagram.

4.1. Resultados de la primera fase.

A continuación, se presentan los resultados del

análisis de validez realizado para cada método, y

la comparación de los estimadores de sufusión y

no sufusión de cada uno. (Ver Metodología de la

primera etapa de la investigación.)

Tabla 2. Compendio de resultados de la fase 1 de la

investigación para el método de los 3 segmentos.

3 SEGMENTOS

EMPÍRICO

Inestable Estable

Inestable 78% 22%

Estable 83% 17%

𝑚´ =𝑚

𝑁𝑝 ∗ 𝑆𝑝 ∗ ∆𝑡 𝑁𝑝 =

𝑆 ∗ 𝑛

𝜋 ∗ 𝑟2

𝑟 = ඨ8𝑘 ∗ 𝜇

𝑛 ∗ 𝛾 ∗ 𝑤 S𝑝 = 2𝜋 ∗ 𝑟 ∗ 𝐿

m: masa seca erosionada durante el tiempo Δt

Np: Número promedio de poros. Sp: Promedio del área de los poros.

S: Área de la sección transversal.

n: porosidad. r: Radio equivalente de poros.

k: Permeabilidad.

μ: Viscosidad del agua. Ƴw: Peso específico del agua

L: Longitud del espécimen

Tabla 3. Compendio de resultados de la primera fase

para el método de Kenney and Lau.

KENNEY AND LAU

EMPÍRICO

Inestable Estable

Inestable 75% 25%

Estable 0% 100%

Gráfica 1. Ejemplo de granulometría que presentó

sufusión para el método de Kenney and Lau.

Gráfica 2. Ejemplo de granulometría que se mantuvo

estable para el método de Kenney and Lau.

Tabla 4. Compendio de resultados de la primera fase

del Filling Diagram

FILLING DIAGRAM

EMPÍRICO

Inestable Estable

Inestable 93% 7%

Estable 17% 83%

Gráfica 3. Ejemplo de granulometría que presentó

sufusión para el método de Filling Diagram.

Gráfica 4. Ejemplo de granulometría que se mantuvo

estable para el método de Filling Diagram.

Tabla 5. Comparación de resultados de los métodos

evaluados. 3 Segmentos Filling

Diagram

Kenney

and Lau

S 78% 93% 75%

NS 17% 83% 100%

4.2. Resultados segunda fase.

Los resultados de la segunda etapa están

compuestos de los resultados obtenidos en el

ensayo de laboratorio y por medio del método de

Filling Diagram.

- Permeabilidad.

La permeabilidad disminuye debido a la

obstrucción de los poros por el material

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0 0.2 0.4 0.6

H

F

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0 0.2 0.4 0.6 0.8

H

F

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Φi/

Φi*

N° Clase

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1 2 3 4 5 6 7 8 9

Φi/

Φ*

N° Clase

transportado durante el ensayo. La disminución

del diámetro de los poros hace que decrezca la

porosidad, reduciendo la permeabilidad del

espécimen. En la Tabla 6 se presentan los

resultados obtenidos.

Tabla 6. Resultados de la permeabilidad. Granulometría K1

(cm/s) K2

(cm/s) K2/K1 % En que

disminuye

AMG Dmax 8,6E-05 7,8E-

05

0,91

9%

AMG 75%DR 4,5E-05 4,2E-

05

0,92

8%

AMG 20% Dmax 3,5E-05 3,3E-

05

0,94

6%

AMG20%75%Dr 2,9E-05 2,7E-

05

0,90

10%

ABG DmáX 1,6E-05 1,3E-

05

0,85

15%

ABG 75%DR 2,1E-05 1,8E-

05

0,87

13%

ABG20% Dmáx 2,2E-05 2,04E-

05

0,92

8%

ABG20%75%Dr 2,4E-05 2,1E-

05

0,90

10%

- Tasa de erosión por unidad de poro.

Para cada muestra se calculó su tasa de erosión

por unidad de poro, teniendo en cuenta el

material transportado, las dimensiones de la

muestra y la variación de la permeabilidad. En la

Gráfica 5, se observa la gráfica obtenida a partir

de las tasa de erosión.

Gráfica 5. Tasa de erosión de cada granulometría.

Se observa que, para las granulometrías “mal

gradadas”, se obtuvo una tasa de erosión más alta que

para las “bien gradadas”, así mismo, a medida que la

cantidad de finos aumenta, la tasa de erosión disminuye

para cada granulometría.

- Resultados del método del Filling

Diagram.

Cada granulometría fue evaluada por

medio del método del filling Diagram.

En primer lugar, cada distribución de

tamaños se clasificó por clases y se

procedió a evaluarla según sus

características geométricas y su densidad.

En la Figura 17 y la Figura 18, se observan

los diagramas obtenidos, los cuales,

representan la relación del número de

clase o tamaño de cada uno y el

coeficiente de llenado de cada

granulometría. Se observa una diferencia

para las granulometrías “mal gradadas” ya

que se tienen tamaños donde el

coeficiente de llenado es cero, es decir su

potencial de segregación es el máximo,

sin embargo, como se explicó en el

numeral 2.3 Método del Filling Diagram. Se

toma el promedio del potencial de

segregación.

Figura 17. Filling Diagram para las granulometrías

mal gradadas.

Figura 18. Filling Diagram granulometrías bien

gradadas.

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS.

Los resultados de la primera fase revelan que el

Filling Diagram tiene un mayor índice de

sensibilidad, que los métodos de Kenney and Lau

y los tres segmentos (Ver Tabla 5. Comparación

de resultados de los métodos evaluados.) Es decir,

que en un caso donde el resultado experimental

sea que una muestra dada presenta erosión interna,

existe un 93% de probabilidad que el método de

filling diagram halla predicho que dicha muestra

presentaría este comportamiento. Mientras que,

los tres segmentos tienen un 78% y el Kenney and

Lau un 75%. Por otro lado, el método de kenney

and Lau tiene un índice de especificidad mayor,

sin embargo, es más significativo que un método

prediga que existirá sufusión a que no la

presentará.

Se observa también en el capítulo 2 METODOS

UTILIZADOS. Que el método del Filling

Diagram tiene en cuenta mayor número de

variables que los métodos geométricos, ya que, al

evaluar en sus variables el volumen de solidos de

una mezcla granular en unidad del volumen total (

Ø) está evaluando la relación de vacíos, y por

ende, la densidad de la muestra. Lo anterior, se

comprueba en el análisis experimental llevado a

cabo en la investigación, tal como se observa en la

Gráfica 6. y la Gráfica 7. Donde se comparan las

tasas de erosión por unidad de poro obtenidas en

el ensayo experimental, con el potencial de

segregación obtenido en el Filling Diagram, para

cada granulometría con su correspondiente

densidad.

En la Gráfica 6 se observa que los resultados

teóricos y experimentales tienen un

comportamiento similar. Ya que, al aumentar la

densidad de la muestra, disminuye tanto la tasa de

erosión por unidad de poro, como el potencial de

segregación. Comportamiento que también se

observa al aumentar la cantidad de finos. Así

mismo, las granulometrías mal gradadas tuvieron

mayores tasas de erosión por unidad de poro y

mayor potencial de segregación que las

granulometrías bien gradadas.

En la Gráfica 7 se observa una tendencia lineal

entre la tasa de erosión por unidad de poro y el

potencial de segregación, evidenciando una

relación directamente proporcional entre estas con

un coeficiente de ajuste de 0.8.

6. CONCLUSIONES Y APORTE.

CONCLUSIONES.

- Se presenta un aporte experimental y

estadístico que soporta el método de

filling Diagram, como un mecanismo

efectivo para detectar sufusión en presas.

- El Filling Diagram, en comparación con

los métodos geométricos consignados en

la bibliografía, captura más información

sobre las condiciones del suelo como la

densidad y la distribución

granulométrica.

- Se evidencia una relación lineal entre la

tasa de erosión por unidad de poro con el

parámetro S promedio obtenido en el

Filling Diagram.

- Se evidencia una disminución de la

permeabilidad en la medida que el suelo

se segrega por el paso del agua.

APORTE.

Mediante la presente investigación se

presenta un aporte que soporta, mediante

análisis experimentales y estadísticos,

que el filling diagram es un método

efectivo para detectar sufusión en presas,

teniendo en cuenta más variables que los

métodos geométricos, como la densidad

del material.

Gráfica 6. Resultados experimentales vs resultados

teóricos.

Gráfica 7. Asociación entre resultados experimentales

y resultados del Filling Diagram.

7. REFERENCIAS.

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