flujo a traves de la presa

FLUJO A TRAVES DE LA PRESA GEOESTUDIO – SEEP/W

INGENIERIA AGRICOLA YET.QUI.VE.

TODO SOBRE EL PROGRAMA GEOESLOPE SEEP/W

1 Introducción

Dentro de la asignatura de Mecánica de Suelos y Rocas que se cursa en el tercer

curso en los estudios para la obtención del título de Ingeniero Técnico de Obras

Públicas, especialidad de Construcciones Civiles , se intenta poner en contacto al

alumnado con programas de uso habitual en la práctica de la Ingeniería del Terreno.

La elección del programa SEEP/W se debe fundamentalmente a :

Es un programa muy difundido en las consultoras de IG.

Posee una licencia para uso de estudiantes sin coste, con algunas limitaciones

de uso, pero suficiente para su aprendizaje.

Es fácil de aprender y muy intuitivo

Dentro de los programas del paquete Geoestudio de la empresa Geoslope, nos

introduciremos en el uso del programa SEEP/W, para la modelización y estudio de las

redes de flujo en medios permeables .

Esperando que este texto de introducción al programa Seep/W 2007 sea útil a

estudiantes de la asignatura, así como a profesionales de la geotécnia que quieren

usar este tipo de herramientas de cálculo en la toma de decisiones dentro de los

procedimientos de análisis de redes de flujo.

En la página web de la empresa propietaria del paquete es posible bajarse la versión

para estudiantes comentada anteriormente con algunas limitaciones de uso, éste

manual se adecua a dicha versión limitada pero suficiente para introducirse en el uso

del programa.

Se intenta con este manual de introducción, que el alumno una vez termine de poner

en práctica los pasos descritos esté capacitado para al menos en un estado inicial

poder enfrentarse a problemas de redes de flujo en las modalidades que normalmente

aparecen en actividad del ingeniero, pantallas, presas de materiales sueltos etc.

Este texto está basado en el tutorial de la versión 5.11, que se usó adaptándolo a la

versión 2007.

Se entiende que el lector tiene conocimientos básicos de mecánica de suelos en lo

concerniente a filtración, redes de flujo y que domina los conceptos de presión total,

efectiva e intersticial, permeabilidad, sifonamiento, etc

Además se le suponen al lector unos conocimientos matemáticos mínimos del método

de los Elementos Finitos, usado en este programa.

El ejemplo usado lo es a título meramente académico.

FLUJO A TRAVES DE LA PRESA GEOESTUDIO – SEEP/W


Como es la primera versión no es extraño encontrar erratas, omisiones etc por lo que

se ruega al lector lo comunique para solucionar este tipo de incidencias en próximas

ediciones.

Cualquier sugerencia, que el usuario o lector de este manual quiera comentar, puede

ser remitida a la dirección de correo electrónico.

1.1 Características del programa

El programa a cuyo uso nos vamos a introducir tiene fundamentalmente en su versión

2007 las siguientes características definidas a continuación:

1.1.1 Tipos de análisis:

El programa permite realizar los cálculos de redes de flujo a través de dos tipos

fundamentales de análisis:

Régimen estacionario, el tiempo no interviene como variable en el proceso.

Régimen transitorio, se tiene en cuenta la evolución del sistema con el tiempo.

1.1.2 Geometría y estratigrafía:

La introducción de los condicionantes geométricos son muy versátiles y se adaptan

prácticamente a cualquier geometría:

Geometría adaptable a cualquier contorno estratigráfico mediante herramientas

gráficas a través de la definición de regiones

1.1.3 Propiedades de los suelos:

Con objeto de modelizar el comportamiento de los suelos el programa dispone de

varios modelos de comportamiento.

Permeabilidad del terreno.

Relación entre permeabilidades Ky/Kx

Variación direccional de la permeabilidad de la componente kx.

Modelo de estado saturados o insaturado/saturado

Definición de función de conductividad en suelos insaturados.

1.1.4 Condiciones de contorno del problema:

Para el estudio del comportamiento del modelo además de la parametrización del

terreno es necesario definir las propiedades de los contornos del modelo, para ello

disponemos de la siguientes opciones:

Head (Altura piezométrica=Altura de cota+altura de presion)

Total Flux (Caudal Filtrado)

Press Head (Altura de presión)

Unit Flux (Flujo unitario)

FLUJO A TRAVES DE LA PRESA GEOESTUDIO –SEEP/W


Unit Gradient (Gradiente unitario)

En este manual sólo usaremos las tres primeras, que serán explicadas en al apartado

de definición de las condiciones de contorno.

1.2 Iniciando el programa

El paquete de programas Geostudio está compuesto de varias herramientas con

distintos usos y funcionalidades:

Slope/W para cálculo de estabilidad de taludes

Seep/W para cálculo de redes de flujo y filtración.

Sigma/W orientado al cálculo de tensiones y deformaciones de suelos o rocas

sometidos a carga.

Quake/W para cálculo de los efectos de sismos en suelos y estructuras de

suelos (presas, terraplenes, etc)

Temp/W aplicación de la ecuación del calor sobre estructuras de suelos.

Ctran/W aplicado a fenómenos de difusión de contaminantes en suelos

Vadose usado en la modelización de acuiferos.

Todos estos programas están interrelacionados por lo que una geometría planteada

para un tipo de problema, por ejemplo cálculo de asientos en un terraplén puede servir

para un cálculo de estabilidad sin más que dar los correspondientes parámetros

resistentes de los materiales, no necesitando introducir los puntos que definen la

geometría, ya que estos se importan directamente.

En este texto sólo nos vamos a adentrarnos en los primeros pasos para poder aplicar

con cierta soltura el programa Seep/W dentro del paquete Geostudio 2007, y poder

comenzar a introducirnos en la aplicación de la potencia de este programa orientado

al estudio del comportamiento de redes de flujo posee.

Para proceder a arrancar el programa podemos hacerlo desde el escritorio o desde el

menú de inicio tal como vemos en la siguiente figura:



Iniciando el programa GEOESTUDIO – SEEP/W

Configuramos la pestaña donde se realizaran los cálculos respectivos posteriormente y luego

CLOSE



Verifiquemos que toda las barras de los comandos estén activados en TOOLSBAR

Ahora configuramos la ventana de trabajo en PAGE

Colocamos en (mm) y las siguientes dimensiones que se muestran en la imagen y finalmente OK



Configuramos la página en escalas y establecer las dimensiones tal cual lo indican las figuras

adjuntas y finalmente pulsar OK



Hagamos que las grillas estén una a continuación de otra de tal manera que se puedan

emplear mejor los dibujos en la pestaña GRID para luego picar en los cuadros tal como

muestra la figura y finalmente CLOSE

Bien ahora guardaremos la plantilladle modelo a simular de la siguiente manera.



Ahora utilizaremos un modelo de un proyecto de construcción de una PRESA

CALLHUARRCCOCHA para la simulación de los redes de flujo que se presentan en dicha Presa en

una extensión de AUTOCAD para posteriormente guardarlo en un formato DXF e importarlo con

el GEOESTUDIO – SEEP/W



Presenta los datos importante como pueden ser:

Peso específico =27Kn/m3

Angulo de fricción = 35°

Cohesión =15KPa

Permeabilidad =1x10e-4cm/seg

En otra cara de la hoja sacamos las dimensiones de la presa necesarias para la simulación

trazadas con poli líneas de la siguiente manera:

Este dibujo copiamos en otra hoja nueva del AUTOCAD y pegamos con coordenadas (0;0)

Ya el dibujo se pegó en una hoja nueva del AUTOCAD pegadas con coordenadas (0;0) para

posteriormente guardarlo en una extensión DXF



Guardamos el modelo DXF 2004 en una carpeta



Ahora con el GEOESTUDIO NOS vamos a la opción de importar regiones así: OJO esto funciona

solo cuando uno tiene la licencia completa (FULL LICENCE)

Simplemente le damos ok



Ahora configuramos la localización del modelo asi:

Pulsamos Ok e introducimos los números que se muestran en la figura y Ok.



Se muestra la siguiente figura con las coordenadas ya configuradas.

Acondicionar el dibujo de la presa ya importada en la hoja previamente configurada



Ahora una vez ya teniendo el modelo procedemos a dibujar las regiones

Configuramos el tipo de material que conforma el cuerpo de la Presa obtenidos del estudio

Geotécnico – geológico



Pulsamos (Add) para añadir una nueva descripción Y (Set) para cambiar de color al terraplental

como se observan en la figura. En la opción de (Hydraulic properties) abrirlo y colocar todas

descripciones que te indican en la figura adjunta (Add)

Agregar puntos en la descripción del terraplén (Add points) y modificar el grafico de

conductividad de terraplén. Una vez añadida los nuevos puntos Seleccionar (move Points) y

Finalmente CLOSE



Una vez cerrada escogemos el modelo que hemos creado previamente y CLOSE

Bien ahora signemos las características de la configuración de los materiales para nuestro

terraplén así:



Configuremos las condiciones de contorno en la siguiente pestaña (Boundary Conditions)

Configuremos la altura de AGUA de la presa que en este caso según las dimensiones

establecidas es de 18 m de altura de agua



Asignamos las condiciones de contorno a la PRESA CALLHUARCCOCHA.

El punto cero donde no existe presión a la parte baja del terraplén aguas abajo (Zero Pressure)



Ahora en la misma opción pero introduciendo (Lines) Colocamos el contorno en la cara del

Terraplén aguas Abajo así:

Picamos en la parte del terraplén aguas abajo tal cual se indica en la figura

Ahora acondicionamos la presión que se obtiene por la carga de altura de gua en la Persa con los

mismos pasos al igual que en anterior caso



Introducimos la geometría de las mallas en el cuerpo del terraplén (Draw Mesh Properties)

Una vez detallada el número de



Añadimos las secciones de flujo entre el cuerpo del terraplén ( Flux Section)

Pulsamos con el valor indicado de (1) y cortamos por el medio del flujo del terraplén para

controlar la cantidad de agua que se pueda infiltrar durante el funcionamiento de la Presa

Dibujamos de abajo hacia arriba tal cual lo plasma la imagen.



Finalmente verifiquemos si nuestro modelo presenta algún ERROR en la siguiente pestaña.

Nuestro modelo no muestra ningún error, eso implica que hemos introducido bien todos los datos

de estudio.



Pues ahora si finalmente correremos nuestro modelo para visualizar las posibles fallas de los

redes de flujo que atraviesan el cuerpo de la PRESA CALLHUARCCOCHA.



RESULTADOS ESPERADOS Visualicemos los resultados a través del siguiente icono

Ahora etiquetemos la sección de flujo que previamente ya la hemos establecido con el siguiente

comando para determinar cuánto de Caudal fluye a través del cuerpo de la PRESA

CALLHUARCCOCHA y picamos en la misma red tal como indica la imagen



Ahora introducimos las redes de flujo los diagramas con el siguiente comando.



Nos vamos a (preferences) para visualizar mejor las redes de flujo en el terraplen. Que se

encuentra en la parte derecha y quitamos la opción vector y así visualizar mejor el diagrama

mostrado



Etiquetemos las curvas de les redes de flujo

Picamos cada curva tal cual lo indica la imagen

Dibujemos los gráficos de los resultados obtenidos.

Dibujemos y coloquemos los datos tal cual observas en la imagen. Luego seleccionamos (Set

Locations)



Seleccionamos el cuerpo de la presa para visualizar el perfil de altura de Presión

Y picamos (Show Graph) para visualizar el grafico obtenido de presiones, hacemos click derecho

y en (options) cambiar las posición.



Por último reporte de los datos obtenidos con la simulación del programa

Guardamos en la misma carpeta los reportes para visualizar los resultados finales



FLUJO A TRAVES DE UNA PRESA Report generated using GeoStudio 2007, version 7.10. Copyright © 1991-2008 GEO-SLOPE International Ltd.

File Information

Revision Number: 9 Date: 14/06/2013 Time: 01:15:24 p.m. File Name: FLUJO A TRAVES DE LA PRESA.gsz Directory: D:\CURSO ACTUALICACION _IA\PRESAS_IA\GEOESTUDIO\ Last Solved Date: 14/06/2013 Last Solved Time: 01:15:31 p.m.

Project Settings Length(L) Units: meters Time(t) Units: Seconds Force(F) Units: kN Pressure(p) Units: kPa Mass(M) Units: g Mass Flux Units: g/sec Unit Weight of Water: 9.807 kN/m³ View: 2D

Analysis Settings

FLUJO A TRAVES DE UNA PRESA Description: INGENIERIA AGRICOLA ING° YETCHAN QUISPE VERA



Kind: SEEP/W Method: Steady-State Settings

Include Air Flow: No Control

Apply Runoff: Yes Convergence

Maximum Number of Iterations: 50 Tolerance: 0.1 Maximum Change in K: 1 Rate of Change in K: 1.1 Minimum Change in K: 0.0001 Equation Solver: Parallel Direct Potential Seepage Max # of Reviews: 10

Time Starting Time: 0 sec Duration: 0 sec Ending Time: 0 sec

Materials

TERRAPLEN Model: Saturated / Unsaturated Hydraulic

K-Function: CONDUCTIVIDAD DE TERRAPLEN K-Ratio: 1 K-Direction: 0 °

Boundary Conditions

Zero Pressure Type: Pressure Head 0

Potential Seepage Face Review: true Type: Total Flux (Q) 0

ALTURA DE AGUA EN PRESA Type: Head (H) 18

Flux Sections

Flux Section 1 Coordinates

Coordinate: (60, -2) m



Coordinate: (60, 23) m

K Functions

CONDUCTIVIDAD DE TERRAPLEN Model: Data Point Function Function: X-Conductivity vs. Pore-Water Pressure

Curve Fit to Data: 100 % Segment Curvature: 100 %

K-Saturation: 1e-006 Data Points: Matric Suction (kPa), X-Conductivity (m/sec)

Data Point: (2, 1e-006) Data Point: (5.0050135, 7.1541501e-007) Data Point: (9.0238268, 4.686774e-007) Data Point: (99.452898, 1.5326015e-008)

Estimation Properties Hydraulic K Sat: 0 m/sec Hyd. K-Function Estimation Method: Van Genuchten Function Maximum: 1000 Minimum: 0.01 Num. Points: 20 Residual Water Content: 0 m³/m³

Regions

Material Points Area (m²)

Region 1 TERRAPLEN 1,2,3,4 1090

Lines

Start Point End Point Hydraulic Boundary

Line 1 2 3

Line 2 3 4 Potential Seepage Face

Line 3 4 1

Line 4 1 6 ALTURA DE AGUA EN PRESA

Line 5 6 2

Line 6 7 8

Line 7 5 9

Line 8 9 6

Line 9 8 9

Line 10 9 7

Line 11 5 1

Line 12 1 2



Points

X (m) Y (m) Hydraulic Boundary

Point 1 0 0

Point 2 55 20

Point 3 64 20

Point 4 100 0 Zero Pressure

Point 5 0 18

Point 6 49.5 18

Point 7 17 19

Point 8 19 19

Point 9 18 18

YETCHAN QUISPE VERA

INGENIERO AGRICOLA

(HIDRAULICA –HIDROLOGIA –ESTRUCTURAS - GEOTECNIA)

UNSCH - AYACUCHO -PERU

flujo a traves de la presa

Documents