Manual de Ing Geologica
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1215
c.- Presas de materiales sueltos admisibles condiciones de cimentacin tan variadas
como depsitos cuaternarios, formaciones rocosas
Estn constituidas mediante la acumulacin de dbiles o substratos de roca de gran calidad. A este
materiales terrigenos o rocosos en forma de terrapln hecho contribuye la mejor acomodacin de este tipo de
trapezoidal transversal al cauce. presa a asentamientos o deformaciones inducidas en el
cimiento, siempre dentro de ciertos limites.
La impermeabilidad queda asegurada mediante
la construccin de un ncleo impermeable constituido En la figura 12.4 se puede ver la seccin de la
por materiales de procedencia arcillosa que quedan presa de Ribera de Gata (Cceres), presa de materiales
inmersos dentro del conjunto de la presa. Tales sueltos con ncleo impermeable de arcilla.
materiales constituyen lo que se denomina ncleo de la
presa, y los que lo limitan se denominan habitualmente 12.1.2 Acciones sobre las presas
espaldones.
Las presas pueden verse sometidas a
En ocasiones estas presas se pueden construir solicitaciones de diverso origen, naturaleza y efectos
con materiales de tipo "todo uno" con una construccin sobre las mismas. -
homogenea, siempre y cuando que puedan garantizar
tanto la impermeabilidad como la estabilidad del Sin pretender ser exahustivo en el tratamiento
conjunto de la presa.de cada una de ellas, una relacin de las causas que
pueden originar esfuerzos sobre la presa o su cimiento
No se proporciona ms informacin sobre esta es la siguiente:
tipologa ya que por su importancia se dedica un - La gravedad
capitulo completo a la misma. - El empuje del agua
- Los empujes de fangos o sedimentos
Unicamente cabe mencionar a modo de - Las subpresiones .
introduccin que al tener taludes ms tendidos que las - La sismicidad
presas de gravedad construidas con hormign, - El oleaje
transmiten una menor carga a igualdad de altura que - Los empujes del hielo
estas, por lo que pueden ser adecuadas en - Impactos de naturaleza variada
emplazamientos con cimientos de peor calidad que los - Los cambios de temperatura
que requeriran otro tipo de presas. As, pueden ser
K N.A. 349
35150
85
M.N.N.34 0
14
11
3,00336,50
2,0 ,012,0 2,0
1,4
1,5
0,3r3 I
3,00
321,50
o r o1,4
Fig. 12.4.- Seccin tipo de presa de materiales sueltos.
Presa de Ribera de Gata , (Cceres).
-
1216 OBRAS HIDRAULICAS l
De ellas algunas son de naturaleza permanente hiela en pocas frias.
y otras eventuales o transitorias.
Los impactos corresponderan a cargas
La gravedad es de naturaleza permanente y su instantaneas de naturaleza variada, accidentes,
mayor efecto es el del peso propio de la estructura bombardeos, etc. difciles de tener en cuenta pero que
sobre el cimiento. En una presa de gravedad, de una se producen en la realidad. En 1987, en la presa de
altura de por ejemplo 100 m es esperable que, como Contreras (Valencia), cay desde la carretera que
orden de magnitud, se den presiones sobre el cimiento discurre por coronacin, una gra de orugas que iba
de aproximdamente 250 t/m2 solo debido al peso transportada sobre camin. Los daos sobre el
propio. paramento de hormign fueron ligeros, pero no as
sobre el transformador que se situaba en el pie de
El agua ejerce un empuje prcticamente aguas abajo, que qued destrudo.
horizontal sobre el paramento de aguas arriba. Es de
gran magnitud y prcticamente es la mayor de las Por ltimo citar los cambios de temperatura
fuerzas desestabilizadoras que actan sobre la presa. que pueden tener una importancia decisiva en las presas
Como orden de magnitud, en la presa anteriormente bveda. - -
citada, el empuje en una rebanada vertical de 1 m de
anchura sera de aproximadamente 5.000 t. Este En la figura adjunta se puede ver un esquema
empuje se vera aumentado cuando en el caso de un con la ms frecuentes de las distintas fuerzas
vertido sobre coronacin aumentase la altura de lmina mencionadas.
de agua.
Los empujes de fangos son de naturaleza
anloga a los del agua y son debidos al p@so de los
sedimentos acumulados sobre el fondo del embalse. La
diferencia se encuentra en que la densidad del agua con
fangos es superior a la del agua limpia y que por tanto
Maa.Embgl+.
los empujes son mayores. No obstante, con el tiempo
y los aportes sucesivos los sedimentos, se van
consolidando y adquiriendo una cierta cohesin que
reduce los empujes.
Las subpresiones se originan en la base de la
presa por la naturaleza hidrosttica de los empujes del
agua. Son de gran importancia para la estabilidad y se edp
EpuJa . .
volver sobre ellas ms adelante. r
m
anga.
Paso p ropio
La sismicidad origina esf~'-os dinmicos que
Roanmi.nto aa d eoM eto
someten la presa y todo el entorno de la misma a
vibraciones que modifican el equilibrio de las fuerzas
Empyf9 nnfro+,oiaa . aa g ig
estticas que en el momento del terremoto actan subpn+ion dM gaya.
sobre la presa.
El oleaje es asmismo de naturaleza dinmica si Fig. 12.5.- Esquema de acciones actuantes en una
bien de distinta frecuencia y magnitud que la presa de gravedad.
sismicidad. En ocasiones puede ser una carga
instantanea como es el caso de una sobreelevacin por12.2. PROBLEMATICA GENERAL PLANTEADA POR
el oleaje originado por la caida de alguna masaLA EJECUCION DE UNA PRESA
importante de terreno al propio vaso (Caso de la presa
de Vaiont. Italia). 12.2.1 Introduccin
El hielo origina asimismo esfuerzos horizontalesLa ejecucin de una presa y el posterior
sobre el paramento de aguas arriba de la presa, debidoembalsamiento del agua en su trasds supone un
al aumento del volumen de la costra superficial que seimportante cambio en las condiciones de tensin,
-
1217
humedad, deformacin, medio ambiente, etc., que o y estudios preliminares es el derivado de la
normalmente estn equilibradas antes de la estabilidad al deslizamiento de las presas de gravedad
construccin del embalse. En muchos casos esto origina por su cimiento o de las inestabilidades de los estribos
problemas y en algunas ocasiones el fracaso de la obra. en el caso de las presas de bveda.
En buena parte de los casos los problemas estn
relacionados con la geologa del emplazamiento ms En cualquier caso el problema es siempre
que con el diseo o con la ejecucin propiamente dicha. parecido: las fuerzas horizontales producidas por el
En 1.962, E. Grumer, public un artculo titulado "Dam empuje del agua tienden a llevar al presa hacia aguas
Disasters" en el cual se poda ver una relacin de los abajo, los esfuerzos se transmiten al terreno y se
casos de roturas observadas en presas hasta aquella pueden producir roturas por corte sobre planos limpios
fecha. La relacin era la siguiente: preexistentes o interesando a porciones de roca matriz
formando roturas combinadas. En ocasiones incluso se
1.- Roturas de cimiento 40% pueden producir roturas a travs de la propia obra de
2.- Aliviadero inadecuado 23% fbrica.
3.- Mala construccin 12%
4.- Asentamiento 10% El mecanismo de deslizamiento se puede
5.- Altas presiones intersticiales 5% estudiar de acuerdo con el esquema adjunto (fig. 12.6),
6.- Acciones de guerra 3% estableciendo las condiciones de equilibrio en la
7.- Deslizamientos en presas de tierra 2% superficie de base de la presa.
8.- Materiales defectuosos 2%
9.- Maniobras incorrectas 2%
10.- Terremotos 1 %
Si se reunen las causas 1, 4, 7 y 10 se alcanza
un porcentaje total de roturas relacionadas dirctamente Mox
con el terreno del 53%, si bien es probable que este
est indirectamente relacionado con algunas de las
otras causas, por ejemplo con los fallos en el aliviadero.
A la vista de estos resultados no hace falta
insistir en la importante relacin que tienen este tipo de
obras con la geologa del entorno en que se ubican, Em del
H
siendo probablemente las obras de mayor atractivo de
estudio por la magnitud y variedad de problemas
EmpujeV
`d9
geotcnicos que desatan. *N"
io
--- R
Si hubiera que centrars objetivo bsico de una
rto:m.nfo
presa habra que decir qu este sera el del almacenar Suep.ane
agua , es decir que tanto el vaso como la propia presa
deben ser impermeables, y para conseguir esto la presa
debe ser estable, tomando el significado del trmino en
un sentido amplio.
Fig. 12 . 6.- Estabilidad el deslizamiento.
La mayora de los problemas que a continua-
cin se narran estn de alguna forma relacionados con
alguna de las dos palabras clave mencionadas: "estabi- No existe un criterio unificado respecto alos
lidad" y "permeabilidad".parmetros a utilizar en la evaluacin del coeficiente de
seguridad al deslizamiento. Por ejemplo Hoek y Londe
12.2.2 Problemas en la cerrada sugieren adoptar resistencias residuales y cohesin
nula, mientras que el Corps of Engineers propone
a.- Estabilidadadoptar resistencia de pico pero alcanzando un
coeficiente de seguridad superior a 4 en condiciones
El primer problema a tener en cuenta en el dise-estticas o a 2,5 bajo acciones ssmicas. En Espaa la
-
1218 OBRAS HIDRAULICAS
prctica habitual consiste en asegurar el equilibrio del macizo rocoso, y en los que se miden elevadas
horizontal de fuerzas cohesiones aparentes. Tambin son dudosos los
resultados obtenidos con juntas creadas artificialmente
H < V tan
-
12/9
Por contra, la situacin ms favorable se plantearon en la presa de Mequinenza delgadas capas
encuentra cuando el rumbo de la estratificacin es de lignito intercaladas en el macizo rocoso (fig. ).
transversal al cauce y los buzamientos subverticales. En
este caso el aspecto de la excavacin es con grandes
escalones transversales a la direccin de deslizamiento
lo que imposibilita en la prctica que este se desarrolle.
9uzomientos
eubverticelee
Fig. 12.8.- Situacin favorable de estabilidad
el deslizamiento
No obstante, incluso en este caso, y
especialmente si se trata de rocas muy fracturadas, es
conveniente comprobar que no se puede producir una
rotura a travs del propio medio rocoso en un plano algo
ms profundo que el propio hormign - roca.
Los problemas que plantean las estratificacio-
nes subhorizontales paralelas l pino de cimentacin
pueden verse agravados por:
- Excavaciones a pie de presa para implantar centra-
les, aliviaderos, etc. A veces esta situacin se
plantea de forma accidental por erosin del cauce
en el cuenco amortiguador del aliviadero.
- Presencia de zonas de cizallamiento, juntas
alteradas o rellenas de milonitos arcillosos, estratos
de baja resistencia, etc. (fig. ).
- Pandeo de estratos o formacin de cuas de rotura
bajo los empujes de la presa, etc. (Fig. ).
Pueden citarse los grandes problemas que
-
12110 OBRAS HIDRAULICAS
MEE 154,40 454,40
MEN 462.50
En cualquiera de los casos en los que prev que
puede darse el mnimo problema de estabilidad es H -
normal recurrir a modificaciones de diseo como puede
ser profundizar , escalonar o dar una contrapendiente a
la base de la cimentacin, cuyo detalle excede el
.alcance de este captulo (fig. 12.9).
0,o5 0,75
1 Ev
1
0
a
M
.o
Eh
Efv w
391,00 10
5,71
.S
Fig. 12 . 10.- Esquema de clculo de estabilidad. Presa de
La Fernandina. Jan
darse en este tipo de presas por hacer trabajar bajo
fuertes esfuerzos a las laderas dnde se apoyan. Se
ilustra el caso en la figura adjunta n 12.11.
Fig. 12 . 9: Posible solucin en situacin de estabilidad al
deslizamiento desfavorable.
a) Escalonado del cimiento
b) Contrapendiente del cimiento
EG
f
IP
3/
W = resultante del peso propio
E,, = empuje hidrostti_co horizontal en el paramento sx V
.'
de aguas arriba . . ,_ ,;,:1j2
E = empuje hidrosttic vertical en el paramento de !;[ I
aguas arriba. `%.:a.. /
E,,, =empuje horizontal prducido por los fangos . ': .
E,,, = empuje ve rt ical producido por los fangos.90*
v
S = resultante de la subpresin
H = empuje del hielo
En la figura 12.10 se puede ver un esquema de ,
clculo en la seccin principal de la presa de la
Fernandina , sobre el ro Guarrizas (Jan).Fig. 12 . 11: Esquema de posible rotura en estribo de
presa bveda.
Con respecto a las presas de bvedas losE = Empuje del agua.
problemas son parecidos , es siempre posible que se a = Empuje sobre la ladera.
produzca un deslizamiento sobre planos preexistentes W = Peso de la cua.
o que se combinen varias familias de discontinuidades U, = Subpresiones.
para dar una rotura de tipo tetradrico. Este caso puede V = Direccin de posible deslizamiento.
-
1211 1
b.- Filtraciones Por lo que respecta a las subpresiones la
solucin ms frecuente consiste en la ejecucin de
drenes verticales desde galeras prximas al cimiento de
El hecho de que se filtre agua en las la presa y aproximadamente a una distancia del
inmediaciones de la cerrada tiene importancia no paramento de aguas arriba del orden de 1 110 de ancho
slamente por la prdida del lquido sino porque es la de la base. Suele aceptarse que en los drenes la
zona donde se ha puesto el obstculo al normal discurrir subpresin se reduce a 113 de la carga total (diferencia
de las aguas y donde se produce la interfase obra de de niveles entre el embalse y el pie de presa) (ver fig.
fbrica-terreno de cimentacin. 12.12).
El agua acaba entrando inevitablemente por
todas las fisuras del terreno o de la propia obra y sus
efectos son siempre negativos:
cofa100 MM. Emsoi:.
- El agua altera la naturaleza de algunas rocas,
produce disoluciones en rocas carbonatadas y
evaporticas, erosionas fsicamente los canales por
los que discurre, disolviendo el material y
aumentando el volumen de huecos en el cimiento.
El agua que ocupa las fisuras del terreno se
encuentra bajo presin hidrosttica lo que significa
que ejerce una fuerza normal a las superficies sobre
las que est en contacto.
Este ltimo aspecto se va a desarrollar con
i
mayor alcance dado su inters. i
El agua en las proximidades del paramento de i
aguas arriba tiene la presin que le proporciona la altura roofm
del agua en el embalse. Es decir, una altura de 100 m
de agua significa 100 t/m2 de presin hidrosttica. En
el lado de aguas abajo el nivel del agua en el ro marcaFig. 12.12.- a) Efecto de galera y pozo drenaste sobre
el otro lmite y si por ejemplo se cuenta con 5 m dela ley de subpresiones.
altura habr 5 tim2.b) Distribucin lineal terica sin efecto
drenante.
Entre una y otra zona-se establece una red de
filtracin y el agua pierde' presin. conforme va de un
punto a otro. Normalmente se cuenta con una variacinEl principal problema suele ser el
lineal de presiones entre ambos lugares.mantenimiento de la eficacia de los drenes a lo largo de
la vida de la presa.
En esquema la situacin de subpresiones se
puede ver en la figura adjunta 12.12.Los drenes, por s solos pueden resultar
ineficaces si en el cimiento se dan zonas de alta per-
Estas subpresiones originan un "levantamien-meabilidad no alcanzadas por los mismos (Figs. "Custo-
to", o una tendencia al mismo, de la presa ya que
dio"). En estos casos debe recurrirse al sellado de tales
disminuye su peso efectivo sobre la cimentacin
zonas mediante inyecciones o a interceptar el flujo a
disminuyendo notblemente el rozamiento disponibletravs de las mismas realizando pantallas continuas.
para oponerse a los empujes del agua.
La forma de luchar contra el flujo de agua bajo
En la realidad, el problema es an ms
la presa se ver ms adelante (apartado 12.6).complejo ya que la circulacin del agua se efecta por
las discontinuidades del terreno y es en la prctica un
-
12112 OBRAS HIDRAULICAS
c.- Deformabilidad
Bajo las elevadas cargas a las que se ve
sometido el terreno situado bajo la presa este se
deforma. Se producen as asientos y distorsiones de
toda la estructura que a su vez originan sobretensiones
en algunos puntos o zonas de la misma, lo que puede
llevar a fisuraciones o plastificaciones en los mismos. El
problema es tanto ms importante cuando menor sea la
resistencia a traccin del material (presas de hormign
compacto) o mayores los niveles tensionales (presas
bveda).
Por esta razn es de gran importancia estudiar
adecuadamente la deformabilidad (mdulo de elastici-
dad) de la roca de cimentacin ya que de este
parmetro dependen los asentamientos que se pueden
producir.
Este es un problema bastante complejo ya que
no es fcil determinar a partir de ensayos de escala
limitada el comportamiento a escala global del medio
rocoso. Por otra parte las deformaciones que ocurren en
la roca pueden ser de dos naturalezas. En primer lugar
estn aquellas que se recuperan cuando cesa de ejercer-
se la accin correspondiente. Se les llama "elsticas" y
se pueden medir por el mdulo d elasticidad o de
Young. En segundo lugar estn aquellas de naturaleza
no reversible producidas por el cerramiento de fisuras
bajo la carga, plastificacin local, rotura por corte de
pequeas reas o zonas y comportamiento reolgico.
Estas deformaciones irreversibles tienen su
mayor importancia especialmente durante el primer
llenado de la presa, ya que es durante la primera
Japlicacin de las cargas cuando se puede producir este
tipo de fenmenos, agravados especialmente por la
_ saturacin del terreno y la consiguiente. variacin de
resistencia mecnica del mismo.
Esta situacin viene a significar que durante la
puesta en carga de la presa el mdulo de deformacin
problema anisotrpico. Adems dentro de la propia del terreno es inferior al mdulo de elasticidad del
cerrada puede haber rocas de distinta naturaleza o mismo, producindose para los sucesivos ciclos de
estado, por lo que la filtracin tiene un carcter carga y descarga un comportamiento de rigidizaci6n
heterogneo.tipo "strain-hardening", por lo que el momento de
primera actuacin de las cargas suele ser crtico desde
En algunos casos de rocas masivas, con pocas este punto de vista.
fracturas puede adoptarse una reduccin del area sobre
la que actan las subpresiones, admitiendo un contacto Por otra parte semejante comportamiento no es
perfecto entre el hormign y la roca, pero frecuente- homogeneo en todo el cimiento, lo que viene a agravar
mente esta hiptesis es demasiado arriesgada. las naturales heterogeneidad es elsticas del mismo.
J
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-
12/13
Tabla 12.2.- Influencia del cimiento en la deformacin de la presa.
INFLUENCIA RELACION
Zona 1Muy importante EJE, < 1 1 15
Zona 2Importante 1115 < ER/EH < 1 /8
Zona 3Escasamente importante 1 /8 < ER/EH < 1 /4
Zona 4Irrelevante 1 /4 < ER/EH < 1
Algunos autores (Bourbonais y Morgenstern, Volviendo sobre este parmetro (ER/EH ), Rocha
1974) han analizado el compertamiento deformacional en 1.974 ha demostrado que para valores inferiores a
de presas de gravedad comparando la rigidez estimada 1 1 16 el comportamiento deformacional est controlado
del cimiento con la que posteriormente se ha observa - por la cimentacin , mientras qe para valor" superiores
do. En los tres casos estudiados el compo rtamiento real a 1 /4 la influencia del cimiento es muy ligera. Los
fue mucho mejor del esperado , con deformaciones lmites estudiados se pueden ver en la tabla 12.2.
notablemente menores y por consiguiente con mdulos
de elasticidad ms elevados . La discrepancia se atribuy En este a rtculo se insiste en que incluso bajo
a la mejora de las caractersticas mecnicas del terreno condiciones de cimentacin de la zona 1 , siempre y
en profundidad , hecho que se d en la mayora de los cuando el cimiento sea homogeneo , no se producen
casos . sobretensiones elevadas.
Con todo no parece que en la historia del De todo lo visto se puede deducir que fa mayor
diseo de presas haya preocupado especialmente preocupacin cuando se estudia el cimiento de una
determinar el valor absoluto del mdulo de elasticidad . presa debe radicar en las heterogeneidades geolgicas
Esto es debido a que en general cuando el cimiento es del mismo . Zonas de falla , zonas de alteracin
homogeneo los asentamientos son uniformes y por profunda , litologas de distinta naturaleza , etc. deben
tanto los sobrencrementos de tensiones en la ser estudiadas con todo detalle , valorando sus mdulos
estructura de la presa son ms bien pequeos . de elasticidad relativos y las relaciones de estos con los
de la propia estructura de hormign . A part ir de ellos y
Por otra pa rte, hasta la llegada de tcnicas de las recomendaciones dadas previamente podr
numricas complejas, los clculos de presas , incluso de juzgarse sobre la idoneidad del cimiento en cuestin (ver
las ms complicadas estructuralmente, las de tipo fig. 12.13).
bveda , se realizaban basndose no en el mdulo de
deformacin de la roca sino en la relacin ER/EH, Otros aspectos a tener en cuenta a efectos
cociente de las rigidades ' esperabl(t entre la roca y el deformacionales del cimiento vienen derivados de las
hormign . propias labores de excavacin . En ocasiones los daos
originados por las voladuras a la estructura rocosa
Est comprobado que mientras que esta pueden ser importantes , produciendo ape rtura de
relacin no vare grandemente de unos puntos a otros grietas y llevando a aadir una mayor deformacin del
de la cimentacin no se producen efectos desfavora - terreno de cimiento.
bles, lo que equivale a decir que el cimiento es
homogeneo. Otras veces , si se trata de rocas meteorizables,
el mantener abiert a una excavacin puede generar una
Como orden de magnitud se tiene el hecho de zona de material ms deformable, en que se producirn
que una variacin de 5 unidades en la relacin la mayora de los asientamientos.
mencionada parece incrementar tan solo un 20% las
tensiones mximas en el cuerpo de la presa y quiz por
ello no ha habido necesidad de determinar con precisin
el valor de dicho mdulo.
-
12114 OBRAS HIDRAULICAS
+ - - - + +
+ +a
_- - - _
+ - Rooas granifloideas de
+ +
-7Z
- = - d0 + comportamiento mscdnico
Zonas de olterac"+ + - - +_ + - diferente.
*)Superficial . + +~-_ + _
.J
b) Profunda . + + + _ - - --_=+
+ - -
+ +'-=b_-- +
+
+
+ +
+ + + + Zona de falo
Fig. 12.13.- Heterogeneidades en cimiento.
Determinadas rocas de componente arcillosa, imaginar que puedan ser alcanzadas determinadas zonas
como las lutitas o pizarras, muestran adems de una de mayor permeabilidad, ya sean localizadas o
rpida meteorizacin, importantes cambios de volumen extendidas.
con degradacin de la resistencia del cimiento. La
expansividad diferida tambin puede crear esfuerzos Evidentemente, el volumen de las fugas ser
anmalos sobre la estructura de la presa. funcin de la permeabilidad del vaso y de los gradientes
que puedan establecerse hacia las salidas naturales
Por ltimo, no hay que olvidar que la (diferencias de nivel con valles adyacentes y distancias
excavacin de grandes volmenes de roca genera una a los mismos) (Figs. todo ello regulado por la
decompresin de todo el medio rocoso afectado, lo que hidrogeologra regional.
puede ser un camino de penetracin de la alteracin
superficial adems de un esporbamiento global del Hay varias situaciones que trpicamente se
medio rocoso que tardar en volver_a su estado original. pueden presentar en funcin de las formaciones rocosas
afectadas.
12.2.3 Problemas en el embalse.
En primer lugar se citan las formaciones de
a.- Filtraciones rocas calcreas, yesrferas o salinas, que pueden haber
sido ya disueltas por el agua en tiempos pasados y
Cuando se procede a llenar un embalse, el agua presentar consecuentemente problemas krsticos o de
alcanza niveles superiores que nunca ha tenido en futura disolucin por el propio agua embalsada y su
poca reciente, adems el agua se encuentra bajo circulacin, especialmente si esta es rica en dixido de
presin. En esta situacin es fcil que se originen carbono. De presentarse este problema la solucin no
prdidas y fugas de agua del propio vaso. Estas es de gran complejidad ya que se trata de
prdidas pueden ser localizadas en algunos puntos o impermebilizar mediante tapices, inyecciones, etc., una
bien generalizadas en determinadas zonas del embalse. determinada zona. Sin embargo, puede resultar
extremadamente caro y acabar siendo inviable.
Si se piensa en la gran superficie que puede
verse afectada por el llenado del vaso no es difcil
-
12115
Cuando se da esta situacin es fcil que en los
valles prximos al de la cerrada aparezcan filtraciones
localizadas en forma de fuentes puntuales, que en
algunos casos har muchos aos que dejaron de dar
agua y en otros sern de nuevo origen.
En rocas de tipo igneo o en areniscas bienser el caso de las antiguas minas abandonadas, galeras,
cementadas, con cemento no calcareo , no suelen darsepozos, etc. Durante la excavacin del cimiento de la
este tipo de problemas a no ser que tengan redes depresa de la Fernandina (Jan), apareci un tnel minero
fisuracin muy extendidas y profundas. Normalmente laen plena cerrada que fue preciso reconocer en
inyeccin no presenta problemas en estas formaciones .profundidad y cegar mediante un tapn de hormign.
Caso diferente fue el de la presa del Atance (Guadalaja-
Una situacin tpica se produce cuando el aguara) donde al final del vaso el agua en su cota de mximo
alcanza un paleocauce o cauce fsil del antiguo lechoembalse casi alcanzaba el pozo de acceso a unas
del ro o terraza colgada en un nivel superior (fig. ). Sipequeas minas de sal . Al no tener conexin hidrulica
estos paleocauces estn rellenos con materiales granu -
hacia niveles inferiores no presentaron problema digno
lares es previsible que haya que ejecutar alguna manio -
de mencin . No obstante es siempre necesario tener
bra de intercepcin de las agua1s. El_mayor problema sepresente que este tipo de situaciones pueden darse con
encuentra en la deteccin de ests paleocauces , nocie rta frecuencia.
suele ser fcil ya que la topografi actual los puede
enmascarar.Por otra parte hay que decir que la importancia
de las filtraciones est en relacin al uso que del agua
Otras rocas en las que hay que estar prevenidose va a hacer , as como de otros factores.
frente a las posibles filtraciones son las de tipo
volcnico . Las coladas de lava pueden dejar tneles a
Por ejemplo en un embalse de regulacin y
veces kilomtricos de longitud , as como unaprevencin de avenidas puede ser tolerable un cie rto
fracturacin importante . Presenta dificultades de
nivel de filtracin, mientras que en un embalse para
prospeccin y es frecuente tener que hacer una densaabastecimiento urbano en una zona con fue rtes
malla de pruebas de permeabilidad con resultados aperiodos de sequa cualquier prdida de agua puede ser
menudo de difcil interpretacin .vital. En este mismo caso , si llueve de una forma
uniforme a lo largo del ao , es previsible que el mismo
nivel de prdida sea tolerable.
A veces la mano del hombre ha dejado abiertos
caminos preferenciales de circulacin del agua. PuedeEn embalses reversibles, que se cargan
-
12116 OBRAS HIDRAULICAS
)
J
mediante bombeo, cualquier prdida puedeser embalse, cuando es rpida las consecuencias pueden
intolerable por el coste econmico quesupone. ser peores por el efecto de oleaje que una gran masa de
tierra puede producir el caer al agua embalsada . En este
Desde el punto de vista de peligrosidades caso siempre se recuerda el desastre de la presa de
siempre preferible que las prdidassan por filtracin Vaiont ( Italia). Es casi obligado saber algn detalle del
generalizada pero de poco caudal a que estnmismo.
localizadas en cie rtos puntos , ya que el aguaen estos
casos puede llevar a roturas progresivasdel terreno que Se trata de una presa de tipo bveda
pueden acabar originando el colapso de unadetermina - construida en 1963, el vaso est formado por un valle
da zona y unas impo rtantes prdidas .glaciar excavado sobre un sinclinal constitudo por
calizas con finas capas de margas y arcillas . Desde el
b.- Estabilidad de laderas.comienzo del llenado se observ una gran inestabilidad
que implicaba a 200 . 108 m3 de material , indudablemen-
Conforme el agua alcanza sucesivos niveles va te relacionada con el proceso del mismo , lo que retras
saturando progresivamente nuevos terrenos anulando la su puesta en operacin.
cohesin capilar de los mismos y disminuyendo su - -
capacidad resistente . Por otra parte aumenta su peso . Despus de varios intentos de llenado, el 9 de
En estas condiciones es frecuente que se removilicen Octubre de 1963 se produjo el gran deslizamiento. Ms
deslizamientos fsiles o que se movilicen terrenos de 300 . 108 m de tierra y rocas cayeron sobre el vaso,
actualmente estables . con tal impulso que ascendieron 135 m por la ladera
contraria una vez atravesado el cauce de casi 100 m de
La probabilidad de que esto ocurra es alta ya ancho en esa zona . Se ocuparon casi 2 km del vaso con
que el permetro de cualquier embalse mediano puede los materiales del deslizamiento aterrando el embalse en
tener varios kilmetros de longitud y a lo largo de la esa zona.
misma es frecuente que se den coluviones , piedemon-
tes, bloques de roca , etc. en disposicin de ser El deslizamiento se produjo en menos de 1
afectados . minuto y se estim su velocidad en 74 m/s, es decir 86
km/h. Se produj adems un fuerte temblor de tierra.
El hecho es fcilmente observable en buena
pa rte de los mltiples embalses que existen en este La ola creada sobrepas la cerrada marcando
pas. Pocas carreteras de circunvalacin de los mismos una lnea ntida a 100 m sobre coronacin por debajo de
no presentan daos , hundimientos etc. atribuibles a la que desapareci toda vegetacin o rastro de actividad
fenmenos de inestabilidad . humana . Aguas abajo, a 1,6 km en la confluencia con
el valle de Piave , la ola tenia todava 70 m de altura.
La situacin se suele ver agravada por los
fenmenos de desembalse rpido o las maniobras del La presa pese a todo no fall, pero el accidente
embalse que originan la aceleracin del fenmeno . cost la desaparicin de 5 pueblos y, casi 3.000
_ vctimas.
El autor de este captulo ha podido comprobar
fenmenos de este tipo en varios embalses de la En la figura adjunta se puede ver un esquema
provincia de Len, como el de Barrios de luna en planta en la que se reflejan los lmites del
(deslizamiento de Mallo ) y el del Porma, sobre los ros deslizamiento y zonas afectadas (fig. 12.14).
del mismo nombre . En ambos casos se trataba de zonas
coluvionares sobre substratos de pizarras en los que era En ocasiones, sin llegar al dramatrismo el caso
fcil que se dieran los fenmenos citados . de Vaiont , se pueden dar todo tipo de transtornos de
explotacin correcta del embalse , especialmente cuando
En la mayora de los casos los problemas no los deslizamientos afectan a elementos fundamentales
suelen ser importantes , aunque pueden llegar a de la presa , como son sus rganos de desage . De este
disminuir la capacidad del embalse por aterramiento tipo tenemos algn caso conocido , por ejemplo la presa
progresivo de zonas desfavorablemente orientadas por de Arens (Castelln de la Plana) con un aliviadero de
su geologa . En cuanto a los daos que potencialmente superficie distorsionado por un deslizamiento de calizas
se pueden producir estos estn ligados a la velocidad y margas jursicas.
esperable del deslizamiento, cuando esta es lenta ya
nos hemos referido a la prdida de capacidad de
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Fig. 12 . 14.- Deslizamiento de Vaiont . Cartografa y zonas afectadas.
La situacin mas crtica se plantea cuando el Este hecho , aunque sabido, no es frecuente
deslizamiento puede afectar a la propia presa , creando que se considere como un parmetro habitual del diseo
empujes asimtricos o distorsionando la propia cerrada. de presas , lo cual no significa que en algunos pases o
Una vez detectados , estos problemas exigen una zonas de Espaa no suponga un importante problema.
consolidacin de las laderas , frecuentemente mediante
costosas obras de anclaje (ver Ap . 12.3.6 ). Especialmente en zonas ridas,'con periodos de
sequa seguidos de fuertes lluvias , es probable que se
En cualquier caso , independientemente de la den los mencionados problemas de aterramiento. Puede
peligrosidad , es indispensable tener bien presente que ser el caso del Levante Espaol. Los problemas
este tipo de fenmenos se dan con frecuencia en la aumentan cuando por determinadas razones desaparece
prctica, lo que se debe tener en cuenta cuando se est la cubie rta vegetal del terreno , como sucede en el caso
efectuando la ca rtografa del vaso y cerrada de una de los incendios forestales , prcticas de cultivo
futura presa . incorrectas, etc.
c.- Sedimentacin El tipo de sedimentacin est por otra pa rte
ligada al tipo de rocas en origen, a la pendiente del ro
Con el paso del tiempo las materias en y al tramo del mismo en que se encuentre situada la
suspensin que arrastran las aguas pueden quedar presa. En embalse de cabecera, situados en el tramo
atrapadas en el vaso del embalse disminuyendo alto, es ms frecuente que en los aterramientos estn
paulatinamente su capacidad . producidos por gravas gruesas ms por limos o arcillas,
que se suelen depositar en los embalses de curso bajo.
-
12118 OBRAS HIDRAULICAS
Embalse Cuenca km2 Ao deembalse Produccin anual Prdidas Total
de sedimentos almacenamiento anual %
time
Byllesby 3 . 393 1 .912626 2,54 60
9Seminoc 18 . 951 1 . 939
402 0,08 01
Benmgton 3,6 1.929 13.968 5 56
Cold Springs 482 1 . 908 2 .814 2,24 101
Upper Pino 35,7 1 . 934 3 . 918 2,38 31,5
Tabla 12.3
En cualquier caso el efecto de la sedimentacin d.- Sismicidad natura/ e inducida.
se traduce en disminuir la vida til del embalse,
pudiendo llegar a inutilizarl para el fin a que fue q Sismicidad natura/
destinado.
En el caso de grandes presas situadas en zonas
Como rdenes de magnitud se pueden ver en de sismicidad media a alta es preceptivo , segn la
la tabla 12 . 3, algunos valores extraidos de un estudio norma PDS-1 i74 la ejecucin de un estudio sismo-
efectuado en Estados Unidos por Gottchalk ( 1964). tectnico para evaluacin de las aceleraciones de
proyecto de la presa y el riesgo ssmico asociado a la
Se puede comprobar que en algunos casos las construccin del embalse. Tambin interesa prevenir los
prdidas son muy impo rtantes . efectos de las acciones ssmicas sobre la estabilidad de
los taludes del vaso.
Otra cuestin es como se distribuyen los
sedimentos aportados por la corriente una vez dentro Para ello suelen utilizarse dos metdologas
del vaso del embalse . distintas:
Normalmente con la disminucin de velocidad - Mtodo determinista
una vez que se alcanza l cola del embalse se produce
la deposicin de las pa rtculas ms gruesas , gravas y Es un procedimiento bastante conservador que
arenas gruesas, mientras que los sedimentos finos se se basa en el historial ssmico del atea, suponiendo que
alejan hacia la presa permaneciendo en suspensin , los mximos terremotos susceptibles de producirse en
donde acaban depositndose debido a la mayor el entorno tendrn lugar durante la vida de la presa.
densidad del agua turbia, originando los depsitos de Comprende los pasos siguientes:
fango citados en el apartado 12.1.2.
_ 1. Recopilacin de datos sobre terremotos con
Puede decirse que no baymtodo prctico, en epicentro en un radio de 300 - 400 km respecto al
general , para recuperar la capacidad de un embalse embalse. Los datos pueden tomarse del "Catlogo
aterrado . Una vez que se ha perdido el mnimo de Ssmico" o del "Catlogo General de isosistas de la
capacidad para asegurar la finalidad deseada es preciso Pennsula Ibrica " del I.G.N ., as como de los
abandonar la explotacin. registros de los diversos observatorios
sismolgicos . El radio anterior puede reducirse si
Los mtodos conocidos , de apertura peridica existen "fronteras ssmicas" como grandes fallas,
de los desages de fondo, bombeo de sedimentos por o ampliarse siguiendo determinados accidentes
encima de la presa mediante sifones o vaciado temporal tectnicos.
y dragado suelen ser antieconmicos y plantean el
problema del vertido de los materiales extrados . 2. Regionalizacin del atea anterior en "provincias"
sismotectnicas a pa rtir de criterios geolgico-
No obstante , es factible alargar la ' vida til del estructurales . En esta divisin debe prestarse
embalse mediante un cuidadoso control de la cobertera especial atencin a las fallas o fracturas
vegetal (Fry , 1950) y destinando a priori una parte del importantes.
embalse a almacenar las prdidas que por este concep-
to se van a tener de forma inevitable.
-
12119
3. Correlacin de terremotos con unidades seleccin de los utilizados para el mtodo
sismotectnicas y fracturas . determinista.
4. Seleccin del mayor terremoto asociado a cada 2 . Desarrollo de relaciones de recurrencia para cada
unidad o fractura . fuente, a pa rtir de registros o interpretaciones
gelgicas
5. Traslacin del mayor terremoto ocurrido dentro de
cada unidad o fractura al punto de la misma que 3. Evaluacin probabilista mediante relaciones de
resulte mas prximo al emplazamiento estudiado . recurrencia y leyes de amortiguacin . Normalmente
se consideran periodos de recurrencia de 100, 500
6. Evaluacin del grado de intensidad , en el y 1000 aos.
emplazamiento , a que dara lugar cada uno de los
terremotos anteriores . Para ello se emplean curvas
de amortiguacin con la-distancia, obtenidas a
pa rtir de las isosistas de sismos clasificados por
\. regiones . Existen tambin expresiones analticas -
como la dada por A . J. Martn para grandes
terremotos en la Pennsula Ibrica:
le-1 = -12.55 + 3 .53In(R+ 25)
siendo le = grado de intensidad epicentral
1 = grado de intensidad en el emplazamiento
R = distancia en km
7. Asignacin de un grado de intensidad al
emplazamiento en funcin del conjunto de datos
anteriores.
8. Estimacin de la aceleracin horizontal,
generalmente a pa rtir de correlaciones como las
siguientes
a = 1230 e (R + 25 ) (Esteva, 1969)
- log a = 0,301 1- 0, 2321 (P.D.S.-1 174)
log a = 0,36 1 - 0,16 - Adems de los estudios anteriores debe
analizarse la tectnica local del vaso y la cerrada,
siendo m la magnitud , R la distancia epicentral e 1 el intentando detectar fallas activas o producidas en
grado de intensidad ssmica . tiempos geolgicos recientes y que puedan dar lugar a
movimientos en la cimentacin de la presa , defectos de
- Mtodo probabilista estanqueidad del vaso, erosiones internas, etc. Tambin
deben investigarse los accidentes no activos suscepti-
Incorpora los periodos de recurrencia de los bles de movilizacin bajo las cargas de la presa o el
terremotos considerados para estimar la probabilidad de agua del embalse.
superar determinados niveles de aceleracin en diversos
periodos de tiempo . El mtodo comprende tos pasos 11) Sismicidad inducida
siguientes:
Se ha venido comprobando en las ltimas
1. Identificacin y caracterizacin de los accidentes dcadas que el llenado de los embalses puede originar
que pueden dar lugar a acciones ssmicas en el un aumento de la Sismicidad en la regin donde se
emplazamiento. Pueden ser los mismos o una ubican , independientemente de que la zona fuera de por
-
12120 OBRAS HIDRAULICAS
s ssmicamente activa .terremotos de mayor relevancia ha sido en zonas
catalogadas como de baja sismicidad o nula
Desde el punto de vista sismolgico , los (Koyna, Kariba ,Hsinfeng -Kiang , Cremasta).
embalses ms estudiados han sido los de Lago Mead en
Estados Unidos, Hsinfeng -Kiang (China ), Kariba No est claro actualmente cuales son las
(Rodesia ), Mangla (Pakistn) y. Cremasta (Grecia). causas que favorecen el citado incremento de la
sismicidad . No obstante se apuntan como posibles las
En las dos citadas en ltimo lugar la magnitud siguientes:
del terremoto lleg a ser de grado 6, hubo prdidas de
vidas humanas y considerables daos materiales , lo que 1.- La saturacin cambia las propiedades fsicas de las
previno en general a los tcnicos de todo el mundo rocas del vaso.
sobre este tipo de fenmenos y desencaden una
mayor atencin al tema . 2.- La carga de agua induce reajustes y basculamientos
_ de los bloques que constituyen la base del embalse.
En Espaa la Presa de Camarillas ha sido
estudiada desde esta perspectiva por A . Garca Yage 3.- En algunas zonas donde-el estado tensonal es J
(1973 ), quien indica que se observaron 12 sismos muy crtico, la sobrecarga aadida puede originar que se
fuertes (de intensidades V y VI) que causaron alarma , dispare el fenmeno.
y daos menores como cada de objetos y pequeas
grietas , 55 fue rtes (de intensidades en torno a IV) y 4.- Efecto combinado de la disminucin de litologa
ciento catorce dbiles de intensidades II y III. Segn se efectivas por aumento de la presin del agua
dice en el a rtculo, de haberse dispuesto de filtrada por fallas , discontinuidades, etc. con la
instrumentacin adecuada el nmero de sismos habitual disminucin de la resistencia al corte a lo
detectados habra sido muy superior y seguramente largo de estos planos de debilidad.
habra pasado del millar.
En realidad las cuatro causas deben estar muy
El estudio de la informacin histrica disponible relacionadas entre s.
lleva a las siguientes apreciaciones : (Angel Prez Sainz
y Alfonso Lpez Arroyo , 1.975 ). En la prctica , durante las etapas de ca rtografa
e inspeccin geolgica del vaso , se debe prestar aten-
La energa liberada en terremotos producidos por el cin a los factores que se han indicado previamente
hecho de crear un embalse , puede ser muy como relacionados con la sismicidad inducida . En caso
considerable . Se han alcanzado magnitudes de que se sospeche que la. zona es propicia se debe
superiores a 6 en cuatro presas : Koyna, Cremasta , recomendar la instalacin de una red ssmica de
Karita , Hsinfeng -Kiang. auscultacin , para poder tener un seguimiento del
emplazamiento desde etapas anteriores a la construc-
2.- El fenmeno est ms relacionado con la altura del cin y llenado, y poder discriminar postpriormente si
agua embalsada que: cow el-propio volmen de existe actividad ssmica atribuble al llenado y determi-
embalse . Excepto unas pocas presas, entre ellas la nar su importancia.
de Camarillas con 36 m de altura , las restantes
sobrepasan los 100 m de altura . En cuanto a los 12 .3. GEOLOGIA Y EMPLAZAMIENTO DE PRESAS
volmenes , un lmite significativo parece estar en
torno a los 5.000 Hm
3.
12.3.1 Introduccin
3.- Los sismos se han favorecido por la existencia de Una vez repasados los problemas que suele
una tectnica fuerte en el vaso, fallas activas o de plantear la ejecucin de una presa es conveniente
heterogeneidades en el subsuelo. relacionarlos con los tipos de rocas en que se pueden
asentar . Algo de ello ya se ha ido citando en la propia
4.- No parece existir relacin directa entre la geologa descripcin de los problemas . Se pretende en este
del vaso y el incremento de actividad ssmica , ya apartado profundizar algo ms en el comportamiento de
que se han producido sismos en todo tipo de rocas. cada tipologa.
Incluso en suelos poco cementados.
5.- Resulta curioso que donde se han producido los
.J
-
. 12121
12.3.2 Presas sobre rocas igneas hormign por lo que en principio no deberan darse
problemas de deslizamiento en estribos o cimientos. Sin
Las rocas de tipo grantico son en principio embargo esto es as en formaciones de caliza masiva,
buenas para cualquier gran obra civil que sobre ellas se pero cuando se trata de calizas tableadas con capas de
desee ubicar . Sin embargo , es frecuente encontrar marga arcillosa en los interestratos lo ms probable es
profundidades de alteracin muy importantes (20 30 que el riesgo de deslizamientos sea elevado . En estos
m) en zonas desfavorables . Dependiendo de la litologa casos es necesario hacer un estudio detallado no
original los productos de alteracin pueden ser ms o solamente de la presa y su cimiento , sino de las
menos arcillosos con un contenido fundamentalmente cimentaciones de todos los rganos de desage,
caolintico de alteracin de feldespatos . El resultado aliviaderos , tomas inferiores o intermedias etc., as
final puede ser tpicamente un suelo residual como de las laderas del embalse , ya que en una u otra
comparable a una arena media o gruesa con finos, o ladera del embalse es probable que la estratificacin
incluso una arcilla con algo de arena , dependiendo de la tenga buzamientos desfavorables.
matriz presente . Normalmente se originan suelos
. permeables que para la ejecucin de presas requieren En cuenta a la permeabilidad estas rocas
alguna forma de tratamiento , estas pueden ser: pueden encontrarse en ptimas condiciones o en
psimas, segn que hayan sido afectadas o no por
Excavacin total de las zonas de alteracin en fenmenos de disolucin que den lugar a formaciones
busca del sustrato sano . Caso de presas de de tipo krstico.
gravedad.
En estos casos , los fenmenos pueden tener
Utilizar como tipologa de presa la de materiales poco desarrollo, estando constituidos por juntas abiertas
sueltos con alguna forma de pantalla de impermea - que pueden manifestar sntomas de recalcificacin y
bilizacin . que se pueden inyectar con lechada de cemento, o
tener un gran desarrollo dando lugar a cavidades cuya
Otro problema asociado con estas rocas es la inyeccin es poco menos que inviablQ , especialmente si
heterogeneidad de los niveles de alteracin , lo que entran en la categora de cavernas.
puede llevar a prospecciones detalladas en las que se
debe tener en cuenta la posible aparicin de bloques Cuando se da esta situacin puede ser mejor
sanos "colgados " dentro una masa completamente solucin sobreexcavar y rellenar a fondo que inyectar,
alterada . no obstante la solucin depende en cada caso-de las
circunstancias del mismo.
Los basaltos , si bien son rocas de excelente
calidad como cimentacin , pueden tener graves Otro problema asociado en el caso de los
problemas de permeabilidad por las juntas abie rtas , karsts muy evolucionados es la aparcicin de arcillas de
cavidades , tubos o incluso capas dbiles de cenizas decalcificacin . Su distribucin irregulary con
volcnicas que generan suelas arcillosos de alta espesores importantes que puede dificultar
plasticidad . En general son emplaimientos difciles de enormemente su limpieza y posterior sustitucin por
reconocer y sobre todo costosos . lechada de cemento, as como proporcionar problemas
asociados de asentamientos diferenciales si han sido
Otras rocas igneas como son las andesitas , mal detectadas y reconocidas , lo que como se puede
riolitas o piroclastos suelen proporcionar unas imaginar despus de lo visto no tiene porqu seruna
condiciones de emplazamiento ms homogneas . tarea fcil.
12.3.3 Presas sobre rocas calcareas y evaporitas En el caso de las formaciones yesferas la
situacin puede ser similar, al menos desde el punto de
Dentro de este tipo de rocas pueden darse todo vista de problemas de solubilidad y consiguiente
tipo de fenmenos , pudindose compo rtar de forma permeabilidad.
excelente o bien desastrosa en funcin de una serie de
condicionantes a los que se va a pasar revisin Desde el punto de vista de asentamientosel
seguidamente . problema viene derivado nuevamente dela solubilidad
que puede originar cavernas que en un momento dado
La caliza ofrece un elevado rozamiento con el pueden ceder dando lugar a fenmenos de colapso con
-
12122 OBRAS HIDRAULCAS
formacin de embudos o dolinas.areniscas con cemento dbil son muy susceptibles de
erosin o socavacin producida por los chorros de agua
Para que se den este tipo de fenmenos esprocedentes de desage o aliviaderos, lo que se debe
condicin necesaria que haya circulacinsubterrnea de tener presente en el momento del diseo para dejar
agua , lo que se da evidentementeen el caso que nos previstos las correspondientes estructuras de
ocupa. Por ello, si no hay ms remedio queconstruir un proteccin.
embalse de este tipo de terrenos, las medidas de
impermeabilizacin y sellado deben ser extensivas y Por todo lo visto es muy importante el estudio
cuidadosas. Por lo dems, como capacidad portante y estructural de todoel medio rocoso atendiendo funda-
desde el punto de vista de deformabilidaddel cimiento mentalmente a la disposicin de los planos de estratifi-
estas formaciones pueden ser perfectamente adecuadascacin en relacin con las direcciones de esfuerzos
especialmente si son masivas y sin sntomas de predominantes y a la existencia de rellenos arcilloso.
disolucin.
12.3.5 Presas sobre rocas metamorficas
Debemos mencionar lbs problemas asociados
con la presencia en el vaso de afloramientos salinos, Esta denominacin abarca una amplia gama de
cuya disolucin puede afectar a la calidad de las aguas rocas de comportamiento y caractersticcas distintas,
de riego o consumo. resultando de una gran variabilidad en su adecuacin
como emplazamiento de presas. Seguidamente se pasa
12.3.4 Presas sobre areniscas revista, de una forma logicamente muy general, a los
distintos grupos de rocas.
El trmino areniscas engloba a un gran nmero
de rocas de caractersticas diferentes en funcin del Las cuarcitas son normalmente rocas
cemento que une las partculas constituyentes de la resistentes y de excelentes condiciones para el
roca. As puede haber areniscas de grano fino o grano emplazamiento de presas. Como es habitual, nicamen-
grueso, dbil o fuertemente cementadas, con cemento te si presentan accidentes geolgicos de importancia,
calcreo ms o menos rico en carbonatos, etc., se puede verse comprometida su adecuacin.
comprende que el comportamiento geomecnico de
estas rocas sea muy variable en funcin de las El grupo de rocas relativo a esquistos, pizarras
caractersticas mencionadas, encontrndose desde y filitas puede presentar una variabilidad enorme. Suelen
areniscas friables, fcilmente tallables a mano, hasta encontrarse muy tectonizadas por esfuerzos de meta-
areniscas ferruginosas de grano fino y elevada morfismo regional, lo que se traduce en definitiva en
densidad. fuertes plegamientos y en una abundncia de accidentes
geolgicos de importancia. En otras ocasiones estn
Globalmente puede decirse que en principio son simultaneamente alteradas en profundidad, lo que en
rocas buenas para cimentar una presa si bien con conjunto puede hacer frncamente difcil el encaje deJ
algunos problemas tpicos. una presa de cualquier tipo.
En muchos casos esta.s7 rocas se pueden Este puede ser el caso de las cloritas o
encontrar con los planos de estratificacin ocupados esquistos sericticos, que caen francamente en el grupo
por pizarras arcillosas o simplemente por arcillas. En de rocas blandas y que son a priori rocas poco
estos casos el riesgo de que se produzcan "lisos", o deseables como emplazamiento.
deslizamientos planares segn los planos de relleno, es
altsimo, por lo que se deben extremar las precauciones Cuando se trata de pizarras sanas la situacin
durante las etapas de prospeccin ya sea de la cerrada puede ser netamente diferente, especialmente si las
o del embalse. discontinuidades se encuentran apretadas, selladas o
cementadas, en estos casos el emplazamiento puede
El problema se suele ver agravado porque al ser ser apto para albergar cualquier tipo de presa.
las areniscas ms permeables que los paquetes de piza-
rra con que se alternan, conducen el agua hacia los En cualquier caso hay que mencionar que los
contactos lubricndolos y dando lugar a un aumento de trabajos de excavacin y especialmente de voladura
riesgo de deslizamientos. deben ser cuidadoso, frecuentemente con tcnicas de
precorte, para evitar la apertura de discontinuidades a
Otra circunstancia a tener en cuenta es que las favor de la esquistosidad.
J
-
12/23
En este tipo de terrenos los tipos de embargo los rganos de desage , como los aliviaderos,
acondicionamiento de la cimentacin son los tradiciona - tomas, etc. al ser de hormign pueden sufrir de los
les: inyecciones de impermeabilizacin, en el caso de mismos condicionantes . Incluso puede darse el caso de
que interese mejorar las condiciones de filtracin bajo que una vez efectuadas las excavaciones se produzcan
cimiento o estribos , e inyeccin de consolidacin en el fuertes entumecimientos de las soleras de apoyo,
caso de que se trate de disminuir la deformabilidad y ligados a la descarga de tierras sobre un cie rt o nivel o
asegurar las condiciones de estabilidad . a las variaciones de humedad en arcillas con tendencia
a la expansividad.
Se pueden citar algunas roturas espectaculares
de presas sobre rocas metam rf icas . 12.3.6 Fallas y zonas de fractura
La presa de St. Francis en California , fall en Una de las fuentes de mayor cantidad de
1.928 ocasionando una ola de 38 m de altura y 236 problemas , ya sea en fase de diseo o de construccin,
vctimas . Se trataba de una presa de gravedad de 62 m son las fallas o zonas de fractura . Al ser zonas de
altura , cimentada a caballo sobre una formacin de debilidad favorecen los problemas de inestabilidad, si
micaesquistos y otra de conglomerados con cemento bien esto est relacionado con el tipo de milonita o
arcilloso-yesffero . El contacto de ambas formaciones materiales de relleno de la falla. Cuando se trata de
estaba fallado . La rotura comenz por un desencaje de materiales arcillosos es ms probable que se den fallos
la presa debido a deslizamiento sobre los planos de los relacionados con deslizamientos o asentamientos poco
micaesquistos , que buzaban hacia aguas abajo, seguido controlados que problemas de filtraciones localizadas;
de un lavado de la matriz de los conglomerados. por contra cuando la milonita es de tipo granular lo ms
probable es que se constituya como una zona de
Ms reciente y conocida es la rotura de la presa atraccin de flujo de agua.
de Malpasset , en Francia , que fall en 1.959,
destruyendo el pueblo de Frejus y ocasionando 400 Lgicamente , en uno u otro caso , la magnitud
vctimas . Se trataba de una presa de bveda cimentada de la situacin creada est asimismo relacionada con la
sobre gneisses . Por efecto de traccin se formaron posicin relativa de la falla dentro de la cerrada y del
grietas en el pie de aguas arriba de la presa, lo que tipo de presa . A lo largo de este captulo se ha puesto
facilit la infiltracin y consiguiente aflojamiento por de manifiesto la sensibilidad de unos tipos u otros de
alteracin de los gneisses . Sigui un cierto desliza - presas a los distintos accidentes geolgicos del
miento del cimiento con apertura de una grieta de 1 a emplazamiento , por lo que al relacionarlos con la
2 cm de ancho en el lado de aguas arriba de la presa . variada gama de fallas que se pueden dar, es fcil
Pa rte de la carga se transmiti al estribo izquierdo que suponer la extensa casustica posible en relacin con el
finalmente acab por romper cuando el agua alcanzaba tema.
el mximo nivel de embalse.
Una vez valorada la incidencia que la falla
Por ltimo, se puede incluir dentro del grupo de puede tener, para lo cual es posible que haya que gastar
rocas metamrficas a las rocas arcillosas diagenticas mucho dinero en prospecciones especiales - sondeos
entendiendose por tales aquellas que han sufrido una inclinados, galeras de inspeccin etc.' lo normal es
diagnesis impo rtante y/o un ligero metamorf ismo y que proceder a diversos tipos de tratamiento en funcin del
caen normalmente en la categora de rocas blandas . problema planteado . Someramente las actuaciones
Dentro de este grupo se pueden incluir las arcillas pueden ser:
preconsolidadas.
Sellados . Mediante inyecciones puntuales donde
Su comportamiento viene marcado por la sea factible o mediante sobreexcavin
deformabilidad , que es comparativamente alta en y posterior relleno con materiales
relacin a otras rocas . Esta caracterstica viene a limitar impermeables u hormign pobre.
la tipologa de presas que se pueden emplazar en este
tipo de terrenos . Normalmente es difcil admitir que una - Cosidos . Mediante anclajes de cable o bulonado
presa bveda pueda encajar , siendo ms factible las de
gravedad - si no son de mucha altura - y especialmente Atados . Mediante galeras de hormign fue rte-
las de materiales sueltos . En este ltimo caso puede no mente armadas que hacen un efecto
haber problemas por lo que respecta a la presa , sin de llave.
-
12124 OBRAS HIDRAULICAS
3
Actuaciones que esquemticamente se pueden En el segundo caso es preciso cortar el flujo de
ver en la figura 12 . 15. agua mediante pantallas de impermeabilizacin,
inyeccin etc. hasta tener la seguridad de que las
Otro problema relacionado en las fallas es su prdidas por filtracin estn dentro de lmites razonables
posible actividad tectnica , ya que pueden ser el origen (ver fig . 12.16).
de epicentros ssmicos en profundidad, especialmente
en zonas sismotect6nicas activas . En ambos casos el proceso puede ser costoso
y lgicamente debe ser conocida su viabilidad antes de
A este respecto , en opinin de Shrard et al acometer la obra, para lo cual se deberan llevar a cabo
(1.974), cualquier falla de importancia, situada en pruebas de inyeccin, de consolidacin , etc. en las
regiones que hayan tenido en algn momento actividad fases de estudios previos o proyectos.
ssmca debera ser considerada como potencialmente
activa , a no ser que se disponga de evidencias claras y 12.4. PRESAS DE MATERIALES SUELTOS
bien estudiadas en contra.
12.4.1 Definicin y tipos
12.3.7 Presas sobre suelos _
Las presas construidas mediante acumulacin
No deja de ser frecuente encontrarse con de materiales tales como suelos, escolleras , etc. reciben
cerradas amplias y espesores de recubrimiento aluvial el nombre de presa de materiales sueltos.
importantes , superiores por ejemplo a 10 m.
Estas presas pueden ser construidas con una
En estos casos y dependiendo del tipo de gran variedad de materiales , acomodando su tipologa
recubrimiento aluvial, los problemas pueden ser de a las posibilidades de encontrar los apropiados para su
varios tipos : construccin en el propio vaso, cerrada o
inmediaciones.
Cuando se trata de suelos finos poco consolidados
es esperable que se den grandes deformaciones , Si no son de mucha altura s pueden construir
por lo que nicamente algn tipo de presa de con un solo material , reciben entonces el nombre de
materiales sueltos podra tener encaje en estos presas homogeneas . En estos casos el material debe
casos . reunir unas cualidades de compromiso entre una baja
permeabilidad y unas condiciones resistentes suficientes
Cuando se trata de suelos granulares compactos es para admitir unos taludes de diseo no demasiado
ms probable que la problemtica venga derivada tendidos.
de la alta permeabilidad y de las consiguientes
filtraciones por el propio lecho cuaternario . En En los casos ms frecuentes no es factible la
principio podra se admisible algn tipo de presa de construccin homogenea por lo que las presas se J
gravedad , especialmente si-no es de gran altura . construyen con una variedad de materiales. En estos
casos la misin resistente queda a ; cargo de los
Las soluciones en ambos casos son I6gicamen- espaldones , situados tanto hacia aguas arriba como
te diferentes . En cualquier caso la primera alternativa es hacia aguas abajo. Se suelen construir con materiales
eliminar el recubrimiento y buscar un sustrato compe- granulares de elevado coeficiente de rozamiento como
tente , lo que pasa necesariamente por una evaluacin por ejemplo gravas naturales , escollera procedente de
econmica de la solucin . Si esto no es posible y sin canteras o de las propias excavaciones relacionadas con
embargo se decide seguir adelante con el proyecto de la presa , zahorras que puedan existir en el vaso, etc.
la presa entonces se entra en alguna de las situaciones
siguientes : La misin impermeabilizante se confa a un
ncleo de materiales finos de baja permeabilidad, tales
En el primer caso es preciso acomodar el como arcillas, arcillas limosas , etc., que quedan alberga-
proceso constructivo de manera que casi la totalidad del dos dentro de los espaldones resistentes de presa. En
asiento se produzca durante las etapas constructivas y funcin de cual sea su permeabilidad as ser el diseo
siempre antes del llenado, para lo cual puede ser preciso del ncleo en cuanto a su espesor y disposicin.
acometer alguna medida de aceleracin del proceso de
consolidacin , mediante drenes verticales o similares.
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PRESA DE EL ATAZAR. ESTABILIZACION DE LA LADERA IZQUIERDA
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Buzamiento de les diactetg.
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Presa de la Concepcin - Mlaga
EJEMPLO DE COSIDO MEDIANTE ANCLAJES.
Anclaje del estribo margen izquierda.
Fig, 12. 15.- Ejemplos de estabilizacinde laderas en las Presas de el Atezar
y
La Concepcin.
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12126 OBRAS HIDRAULICAS
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Fig. 12.17.- Seccin tipo de presa homogenea de escollera con pantalla asfaltica - Presa de Huesna
SECCION TIPO
(1) NUCLEO IMPERMEABLE
-
(2) FILTRO
1
(3) DRENES
(4) CONGLOMERADO
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Fig. 12 . 18: Seccin tipo de presa ncleo vertical - Presa de Yeguas.
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Fig. 12.19.- Seccin tipo de presa con ncleo inclinado - Presa de Arenos.
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SECCION TIPO
(1) ARCILLA PLASTICA q ..p
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(2) ARCILLA MENOS PLASTICA
(3) FILTRO
(4) FILTRO GRUESO
(5) TRANSICION
(6) TRANSICION GRUESA
(7) ESCOLLERA DE PROTECCION
(8) DRENAJE
Fig. 12.20.- Seccin compleja de la Presa de Barbeta,
-
12128 OBRAS HIDRAULICAS
12.4.2 Problemas especiales de las pruebas de materia- Con espaldones resistentes de roca excelente y
les sueltos angulosa se pueden forzar los taludes hasta
1.5H/V.
a.- Estabilidad
- El talud de aguas arriba suele ser ms tendido que
Como se ha dicho toda presa debe ser estable de aguas abajo.
frente al empuje del agua que almacena. En esta tipolo-
ga, este concepto no se refiere solamente a la estabili- - En presas de altura superior a 30 m se pueden
dad global de la presa , sino tambin a la estabilidad de disear con taludes variables, dejando bermas cada
los taludes con que se construye la misma . cierta altura.
El problema es anlogo al que se da en taludes En presas de altura importante debe prestarse
de otras obras de tierra , los mtodos de clculo son tambin atencin a las sobrepresiones intersticiales
idnticos y por ello no se entra en el detalle de los asociadas con la construccin al ir aumentando la
mismos en este apartado . nicamente se hacen las sobrecarga de tierras . Deben realizarse los opo rtunos
siguientes obse rvaciones : clculos de estabilidad adoptando hiptesis razonables . J
sobre el porcentaje de la tensin vertical total retenido
Se deben tantear hipotticas lineas de rotura no por el agua en los poros del suelo (parmetro u/g,,,
solamente circulares sino combinadas a favor de los funcin de la permeabilidad del suelo ). Si no se
contactos entre ncleo y filtros, en su caso, o a consigue un coeficiente de seguridad mtnimo de 1,x, el
travs de las zonas de mnima resistencia . diseo debe incorporar elementos de disipacin de
presiones como capas drenantes horizontales.
Se deben considerar las hiptesis de desembalse
rpido.Otros problemas ligados a la estabilidad de la
presa son los relativos a los . daos superf iciales
El fenmeno de desembalse rpido se produce producidos por el oleaje debido al viento en embalses de
en las pocas en las que en funcin de su uso el agua gran longitud o fetch, que pueden acabar por daar los
desciende de nivel en el embalse a una velocidad mayor espaldones mediante lavado y remocin de tierras. Para
que la que permitira la disipacin de presiones evitarlo , en presas no de escollera , se recubre el talud
intersticiales en los materiales que componen la presa . de aguas arriba con un manto de algunos centmetros
El agua intersticial queda " colgada" en los poros del de espesor de material granular de tamao medio, tipo
suelo y proporciona una situacin desfavorable desde el gravas gruesas, conocido en trminos de presa como
punto de vista de estabilidad . Lgicamente , cuanto ms rip-rap.
impermeables son los materiales peor es la situacin, ya
que el drenaje del agua intersticial se produce de forma b.- Fracturacin Hidrulica y Fisuracin
ms lenta . De una forma aproximada se puede valorarJ
la sensibilidad frente al des%nbalse rpido con la Las presas de materiales sueltos con distintas
siguiente tabla ( Sherard et al V.9(17). zonas y especialmente las del ncleo verxipal pueden ser
susceptibles de experimentar el fenmeno conocido
Permeabilidad Condicincomo fracturacin hidrulica.
menor que 5 x 10
-7
cm/s No disipa presiones En este tipo de presas debido a que los
hasta 5 x10-e
cm/s Hay alguna disipacin materiales que componen el ncleo , filtros y espaldones
hata 5 x 10'5 cm/s Hay disipacin apreciable tienen caractersticas muy diferentes , es posible que el
ms de 5 x 10-5 cm/s Hay disipacin completa ncleo tienda a asentar relativamente ms que los
espaldones , por la mayor rigidez de estos . Si el ncleo
Algunos rdenes de magnitud e ideas relativas es estrecho puede quedar "colgado " por efecto arco
a los taludes de diseo de este tipo de presas son los entre ambos espaldones disminuyendo considerable-
siguientes :mente su presin efectiva ve rt ical que resulta ser
mucho menor que la correspondiente carga de tierras.
Los taludes pueden oscilar entre 2H/1 V y 4H/1 V en Cuando despus de la construccin se procede al
la mayora de los casos en funcin del tipo de llenado y se establece la red de corriente en el ncleo,
material constituyente de la presa y del cimiento de es posible que en algunas zonas de este la presin
la misma .hidrosttica del agua sea de magnitud anloga a la
J
-
12!29
presin efectiva existente . En estas zonas el agua En el otro extremo se encuentran las arcillas de
puede por tanto romper el material ncleo y originarse alta plasticidad en las que difcilmente se dan estos
fisuras a travs del mismo . problemas.
Este problema , si bien no es extrictamente de En el apa rtado de estudio de materiales se
ndole geolgica, sino relacionado preferentemente con profundizar ms en los tipos de suelos susceptibles de
el diseo y la puesta en obra del material del ncleo , se fisuracin.
cita porque tiene tambin que ver con el tipo de
material y con las caractersticas del mismo . Adems de las fisuraciones generadas en el
cuerpo de la presa por la diferente deformabilidad entre
Como se ver en el apa rtado de estudios de el nucleo y los espaldones , hay diversas circunstancias
materiales existen cie rtos grupos de suelos impermea- en que pueden producirse problemas de este tipo en
bles que tienen ms susceptibilidad a este tipo de distintas zonas de la presa.
problemas.
Normalmente se trata de fisuras debidas a
La causa anteriormente citada no es la nica deformabilidad diferencial de l presa por lb geometra
que puede producir fisuracin en el ncleo . A parte de de la cerrada , generndose tracciones que no son
ella cualquier deformacin diferencial en el seno del resistidas por el suelo compactado . En las figs. se
mismo puede ser causa de que se desarrollen grietas o dan algunos ejemplos ( S. Uriel xxxx ). Este problema se
fisuras, especialmente si el material que constituye el plante por ejemplo en la presa de Canales (Granada),
ncleo no tiene la suficiente flexibilidad como para disponindose un "armado" de la pa rte superior de la
acomodarse a la deformacin impuesta . misma mediante geotextiles.
Esta ltima condicin est ntimamente relacio-
nada con la naturaleza del material y con el proceso de
puesta en obra . Aclaremos este punto.
Como es sabido , para una cie rta energa de
compactacin , existe una humedad - denominada
humedad ptima - que produce la mxima densidad del
suelo compactado.
Normalmente , para buscar la mxima resisten-
cia, los suelos se compactan cerca del nivel de
humedad que proporciona la mayor densidad.
Si se compactan con humedades mayores a la
ptima surge el problema de qe drante la compacta-
cin se generan altas presiones infrsticiales en el agua
de suelo , lo que puede dar una desfavorable situacin
de inestabilidad , por ello, la compactacin se suele
Por ltimo, citar que la fisuracin puede darse
realizar algn punto (en tanto por ciento ) por debajo detambin en los contactos con obras de fbrica , debido
la humedad ptima .
en estos casos a dificultades de compactacin en estos
puntos y a problemas de asientos diferenciales por
En estas condiciones cie rtos suelos quedan conheterogeneidad de comportamiento entre unas zonas y
una estructura muy frgil, poco plstica , que no
otras.
sopo rtan una cierta deformacin sin fisurarse.
c.- Tubificacidn o sifonamiento
Los materiales ms propicios a desarrollar esta
problemtica son los limos finos, de granulometra
En literatura tcnica anglosajona se le
uniforme, con baja plasticidad , as(como algunas arcillas
denomina " piping". Se trata de un fenmeno estrfcta-
de baja plasticidad .
mente ligado a la mineraloga del suelo y a la qumica
del agua embalsada , por el cual una filtracin en un
-
12130 OBRAS HIDRAULICAS
punto localizado puede ir agrandando hacia aguasarriba Tambin es tpico este problema en los
el camino del agua , degenerando en un "tubo "de contactos entre secciones de presa realizadas en
grandes dimensiones que puede provocar la rotura total hormign ylas construidas con materiales sueltos, con
del ncleo . No todos los suelos son susceptibles deel reciente ejemplo de la Presa de Tous (Foto). Se
experimentar este fenmeno , en algunos la filtracin no conocen tambin muchas presas en que la erosin se
es capaz de engrosar su propia va de agua , solo en produjo a lo lardo de conductos alojados en el cuerpo de
aquellos conocidos como dispersivos se da con claridad las mismas (por ejemplo conductos de toma y desage),
el fenmeno citado . por deficiente compactacin del relleno en torno a los
mismos o por fugas al abrirse las juntas o fallar su
Como se ver adelante existen una serie de estanqueidad.
parmetros de identificacin que permiten sospechar si
un suelo tiene caractersticas dispersivas, no obstante
es muy utilizado el ensayo denominado Pin-hole que
consiste en hacer pasar agua a_travs de un agujero de
pequeas dimensiones en una probeta de suelo,
J
observndose si sale limpia, claramente turbia y con
material disuelto , o si simplemente sale con un poco de
turbidez . El ensayo permite clasificar al suelo con
dispersivo , no dispersivo o dudoso.
Es conocida la rotura de la presa de Teton
(Idaho , 1976 ), en la cual se observ una pequea
mancha de humedad , aguas abajo, que fue aumentando
a lo largo de los das hasta proporcionar un pequea
filtracin . En el interior del ncleo, sin embargo, si haba
creado un tnel de grandes dimensiones (2 m de dime-
tro por 10 m de largo ) que en un momento dado cedi
produciendo un asiento sbito en esa zona de la presa,
la cual se vaci completamente en cuestin de horas .12.4.3 Estudios de materiales
Este problema tambin puede caracterizarseEn presas de materiales sueltos es bsico
como una erosin interna del material debido a las altasefectuar un estudio de materiales que sea acorde con la
velocidades asociadas a gradientes impo rtantes enproblemtica supuesta en apartados anteriores. De
zonas de alta permeabilidad , bien por condicioneshecho, la seccin de la presa debe adaptarse a los
granulomtricas o por defectos de puesta en obra . En lamateriales disponibles en calidad y cantidad , siendo
J
fig. se aprecian zonas de una presa donde porfrecuente el caso en que una incorrecta cubicacin de
dificultades de compactacin o-reduccin de tensioneslos yacimientos ha llevado a cambiar el tipo de presa o
verticales es posible la aparicih cf estos fenmenos .a incrementos de coste por mayores': distancias de
transpo rte.
Por ser el ncleo la pieza clave de este tipo de
presas y por tener una problematica especial, nos
vamos a referir concretamente a las propiedades que
deberan tener los materiales usados en su
construccin.
En resumen las propiedades deseables seran:
Una cierta resistencia . Si bien no es condicin
excluyente ya que se puede compensar con altera-
ciones de diseo de la presa (ejemp .: aumentando
los espaldones resistentes).
J
-
12/31
Deformabilidad dentro de cie rtos lmites . Si son grosores de ncleo, espesores de zonas de transicin,
muy rgidos pueden fisurarse . Si son muy deforma - localizacin de drenes, etc.
bles puede hacer despegues de los espaldones o
zonas de transicin . En la bibliografa citada se puede profundizar
ms en cualquiera de estos aspectos , recomendndose
Impermeabilidad . Se comprende que es una condi - especialmente el libro de Sherard et al. "Earth and Earth
cin imprescindible si bien puede variar entre - rocks dams".
cie rtos lmites . Middlebrooks ( 1930 ) clasific los
suelos en funcin de su permeabilidad como: Por lo que respecta a las escolleras se han
buscado tradicionalmente rocas sanas , no friables ni
Suelos impermeables k < 10"1 cm/s meteorizables , no lajosas, suficientemente bien
Suelos semi-impermeables k de 10` a 10` cm/s graduadas , con menos del 15% inferior a 2 mm, y de
Suelos semi -permeables k de 10` a 5,1'3 cm/s elevado rozamiento interno . En la Tabla 12.5 (Marsal y
Permeables k de 5, 1 -3 a 5, 1 - Zcm/s Resendiz , p. 262) se indican algunos criterios para la
Muy permeables k de 5,10'2 cm/s seleccin de escolleras.
En ncleos de presa no deberan usar suelos
con permeabilidad mayor de 10'5, aunque siempre
se puede combinar menor permeabilidad con ncleo
ms estrecho y viceversa.
Resistencia a la fisuracin. Para lo cual tambin se
tendr en cuenta la tabla 12.4.
- Resistencia a la tubificacin . Para lo cual se tendr
en cuenta la tabla 12.4.
Dicha tabla est obtenida de datos de Sherard
et al. En cualquier caso la eleccin de un material
determinado siempre supone una eleccin de compromi-
so entre las necesidades expuestas y las caractersticas
del mismo.
Por ejemplo, una arcilla de alta plasticidad ser
probablemente muy impermeable , poco susceptible de
fisuracin o tubificacin , pero tendr en su contra una
alta deformabilidad , baj resisencia y quiz problemas Debe observarse que las' ` condiciones
prcticos de puesta en obra . granulomtricas son imposibles de establecer a partir de
las prospecciones habituales (sondeos ) de canteras,
Un limo fino de baja plasticidad ser siendo necesario realizar voladuras de prueba para
probablemente impermeable , de resistencia media y conocer los tamaos y fragmentacin alcanzables con
compresibidad baja, y sin embargo ser muy sensible a distintos esquemas y cargas . Frecuentemente estas
fisuracin y/o tubificacin. pruebas, al igual que las de puesta en obra y
compactacin se realizan una vez iniciados los trabajos
Una grava arenosa con finos plsticos ser de construccin.
resistente , fcil de poner en obra , no muy deformable,
resistente a fisuracin y tubificacin, y quiz no muy En los ltimos tiempos existe una tendencia
impermeable o algo permeable. cada vez mayor al empleo de materiales marginales o de
baja calidad, aceptando salvo excepciones los
Por ello, la disponibilidad de materiales disponibles en la zona.En la revisin realizada por Justo
condicionar en muchos casos la tipologa de la presa el al. (1986) se citan presas realizadas con lutitas,
de materiales sueltos y su diseo , pudiendo inclinar el argilitas, esquistos micceos, pizarras lajosas , areniscas
mismo hacia presas de tipo homogeneo , heterogeneo , friables y rocas mas o menos alteradas. En principio
-
12132 OBRAS HIDRAULICAS
Tipo Tipo de sueloClasificacion Resistencia a la fisura - Resistencia a la Consecuencia de un
de decin compactadas del tubificacin mal control de
mate ri a)Casagrande lado seco compactacin
1 Arenas y graves sc ,$M Resistencia alta. Solo Resistencia Escasa.
con finos plsti- GC,GM se pueden ficurar bajo intermedia. Se puede
cos. condiciones extremas . aumentar con
IP = 8 - 15 compactacin alta y
% arcilla 5-30 cuando los finos estn
cercada IP = 15
II Arenas y gravas GM y SM Resistencia media . Se Resistencia media o Riesgo medio de que
con finos no puede mejorar con baja mejorable con se den fallos por fisu-
plsticos. compactacin pesada . compactacin pesada . racin . Ms probable
IP = 0-8 por tubificacin.
1
% arcilla 0-15
111 Finos inorgni- ML Poca resistencia gran Si estn bien Riesgo muy alto.
cos y limos are - ML-SC susceptibilidad. graduados e IP 6 la
nosos de baja ML-SM resistencia es media.
compresisidad ML-CL Si con uniformes e
IP = 1-10 IP 6 la resistencia es
% arcilla 0-25 mnima.
IV Limos inorgni- CL Resistencia baja y la Resistencia alta si Riesgo mayor de
cos y arcillas de ML mayor susceptibilidad pis. romper por fisuracin
plasticidad media si IP 15 y Dw 0,02 y en algunos casos
IP = 10 a 25 mm por tubificacin.
% arcilla 10-40
Resistencia aceptable Resistencia alta si Escasa.
si IP 15 y Dso 0,02 IP 15.
mm, aunque pueden
ser materiales muy
deformables.
V Arcillas inorgni- CH Muy alta resistencia . Resistencia muy alta y Muy escasa.
cae de alta plasti - CL-CH Materiales muy defor- poco afectada por
cidad . mebles . compactacin dbil. J
IP = 25 a 40
% arcillas = 30
cualquier material no evolutivo es utilizable si , a partir cada una de ellas. Estos estudios suelen hacerse a partir
de los oportunos ensayos de resistencia, deformabilidad de fotogeologta, reconocimientos de campo y
y permeabilidad se establece un diseo adecuado y se eventualmente un nmero limitado de prospecciones,
especifican correctamente las condiciones de puesta en generalmente encaminadas a determinar potencias de
obra. aluviales, profundidad de la roca y condiciones de
permeabilidad.
12.5. ESTUDIOS PREVIOS, RECONOCIMIENTOS Y
ENSAYOS Una vez seleccionada la cerrada mas idnea se
procede a los estudios de detalle, los cuales suelen
Como cualquier otra estructura el proyecto de comprender:
las presas debe ir precedido de diversos estudios de tipo
geolgico. Frecuentemente se hacen estudios de viabili- 1) Cartografa geolgica de detalle de la cerrada a
dad encaminados a la seleccin de emplazamientos, escala 1 /xxx y del vaso a escala 1 /xxx. (ver
analizando en una determinada zona las cerradas Pliegos)
existentes y los embalses que pueden conseguirse en
-
12/33
2) Prospecciones en el eje de la futura presa y en las hidrulica tramos estancos de galera.
secciones transversales mas significativas, as
como en las estructuras auxiliares (aliviadero, tnel Los sondeos sirven para una determinacin
de desvo, central,torre de toma,etc.) si bien estas precisa de la estratigrafa y estructura de la cerrada as
ltimas no suelen estar definidas hasta las ltimas como para establecer
fases del proyecto.
- la calidad de la roca a travs de indices como el
Normalmente se utilizan sondeos mecnicos RQD
separados no mas de 50 m, con un mnimo de 5 - la permeabilidad del macizo, mediante ensayos
por cerrada. La longitud debe ser suficiente para Lugeon o similares
definir correctamente el sustrato de apoyo y la zona - caractersticas geomecnicas, por medio de
de eventuales tratamientos, recomendndose ensayos in situ (p. ej. dilatmetros ), geofsica de
valores no inferiores a la altura de agua en cada sondeo (ensayos cross-hole o down-hole),etc.
punto. - - propiedades diversas, a travs de diagrafas,
tomografas, etc.
3) Perfiles geofsicos, de tipo ssmico o elctrico para
correlacionar los sondeos anteriores, separar las Comentaremos con mas detalle algunos de los
distintas calidades de roca y permitir una ensayos mas especficos utilizados en el proyecto de
estimacin indirecta de los mdulos de presas.
deformabilidad.
a.- Pruebas de permeabilidad. Ensayo Lugeon
4) Galeras de reconocimiento para observar rocas,
contactos o accidentes de difcil testificacin, as De los diversos ensayos de permeabilidad que
como para tomar muestras de calidad para su se pueden efectuar a presin en un sondeo, el de mayor
ensayo en laboratorio. utilizacin es el Lugeon, por lo que habitualmente se
habla de "tantos lugeones de permeabilidad".
5) Pruebas y ensayos in situ, generalmente para
determinar propiedades mecnicas a gran escala. Un Lugeon es el caudal de agua que admite el
Suelen hacerse en excavaciones ex professo o en terreno de prueba (I/m/min) efectuados a una presin de
las galerias antes mencionadas. Los ensayos mas 10 kp/cm2, y viene a equivaler a una permeabilidad de