Presas de Albailera: Estudios Geotcnicos

FACULTAD DE INGENIERACARRERA DE INGENIERA CIVIL - EPE CURSO : GEOLOGACDIGO: IP04CICLO: 2013 - 0 PROFESOR: LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOLIMA, ENER0 201330/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

http://tlc.impulsar.org/2011/03/sd-requiere-presa-y-mejorar-las-tuberias.html30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

Qu se observa?Agenda30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

Presa de Itaip, Paraguay30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

Qu presas conoce Ud. En el Per?30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOCentral hidroelctrica del Can del Pato30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

Presas de Albailera: Estudios Geotcnicos

Caractersticas:1.- Almacena mucha agua en pequea rea.2.- El agua del embase socava la cimentacin.3.- Se emplazan siempre en los valles.4.- Al quebrarse produce grandes desastres y muchas victimas.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOPresas de Albailera: Estudios Geotcnicos

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDONivel mximo del aguaTerminologa y definicionesEstribo.- Ladera de un valle donde se apoya la presa.Seccin del Ro o Canal.- Parte central de la presa que est sobre el ro.Taln de Presa.- Parte aguas arriba de la presa donde est en contacto con la superficie que la soporta (el fondo o roca del cimiento).Nivel H2O de base.- Nivel de agua despus de la descarga de la presa.Nivel de H2O muerta.- Es el nivel mnimo de descanso del H2O.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOGalera.- Tneles en la misma presa (facilita el desage que resume).Nivel mximo del agua.- Antes de salir por el aliviadero.Cresta.- Parte alta de la presa.Desnivel.- Distancia vertical entre la cresta y el nivel mximo del agua.Eje de la presa.- Lnea imaginaria trazada en el centro de la cresta y a lo largo de la presa.Seccin transversal de la cresta.- Es un plano vertical perpendicular al eje de la presa.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOClasificacin de PresasSe puede clasificar de 2 formas, por su uso, as como segn el material del cual estn construidos:1.- Por su uso2.- Segn el material del cual estn constituidos:30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO1.- Por su uso:Presa Mltiple.- para varios fines.Presa de desvi.- Desva el agua al ro.2.- Segn el material del cual estn construidos:Presas de albailera.Presa de tierra.Presa de roca30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOTipos y dependencias de Presas Presas de Gravedad

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOEs de hormign o de albailera. Slida seccin transversal trapezoidal.Presa de ContrafuerteEstara conformado por:- Un muro vertical.- Contrafuertes perpendiculares al muro. En la presa de contrafuerte se usa menos cemento que la presa de gravedad.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOPresa de contrafuerte

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOPresa de arco o bvedaEs un muro curvo, convexo, agua arriba, la fuerza se trasmite al estribo.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

Presa de arco o bvedaEs un muro curvo, convexo, agua arriba, la fuerza se trasmite al estribo.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

AliviaderosSon partes de la presa que desaguan el exceso de agua de la presa.Compuerta de crestaPermite abrir y cerrar el aliviadero.Tipos de aliviadero Existen dos tipos el Normal y de Embudo.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDODos tipos de aliviaderos (Normal y de Embudo).

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOTipo de desage auxiliarTnel de desage en la roca de estribo.Tnel que pasa por debajo de la presa.Tubera a presin.Son tubos de acero de gran dimetro que atraviesan a la presa y llevan agua para generar fuerza elctrica.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOGeotecnia de PresaFuerzas que actan sobre una presa de Albailera. Cargas sobre una presa de gravedad.

Cargas de fango sobre una presa de gravedadWs = Peso del fango vertical.Ps = Fuerza horizontal a 1/3 hs30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOPs

Cargas de agua sobre una presa de gravedadVerticales:W1 = Peso del H2O, aguas arribaW2 = Peso del H2O, aguas abajoHorizontales:P1 = Empuje del H2O, aguas arriba a la altura 1/3 HP2 = Empuje del H2O, aguas abajo a altura 1/3 h30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO1/3 HRotura por deslizamiento en presa de Albailera.

P1 = Presin horizontal H2OW = Peso de la presaR = Resultante de P y We = Excentricidad de las fuerzas aplicables (P/W), si fuera < que (f) que es el coeficiente de friccin de la base de la presa con la roca no habr deslizamiento, si fuera mayor habr deslizamiento.(f) Para presa de albailera con roca varia de 0.6 a 0.7.(f) Para presa de albailera con grava o arena es de 0.5 a 0.4.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOLas fuerzas horizontales tienden a empujar la presa hacia abajo y, si son excesivas pueden hacer que la presa se deslice.Si la base fuera estratos de pizarras, tobas, arcilla, facilita el deslizamiento.A fin de no tener agua en la base se emplea muro succionador en la base.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOGeotecnia de PresasProblemas de deslizamiento- El agua lubrica a la base y baja el coeficiente de friccin (f).- El agua puede erosionar la Base.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOProblemas del levantamiento en las presas de Albailera

Se produce por la diferencia de fuerza de reaccin de la base de la presa aguas arriba y aguas debajo de la presa.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOProblema de asentamiento y recuperacinSe tiene dos tipos de suelo:- Suelo Elstico y suelo plsticoEl primero, recupera su posicin al dejar de ejercer la presin (elstico); en el segundo, no recupera su posicin al cesar la presin (plstico).- Ejemplo de suelo elstico, la lutita.- Ejemplo de suelo plstico, el conglomerado, caliza meteorizada desagregada, arena, limo, grava.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO El asentamiento se produce por las fuerzas verticales (peso de la presa, peso de agua del embalse, peso del agua de salida).- Si la base de la presa es un intrusivo o volcnico, arenisca, cuarcita, no habr problema de asentamiento.- En suelos elsticos como lutita, si hay problema de asentamiento.La sal es disuelta por el agua, hay oquedad, habr asentamiento.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOProblemas de embalseEscape y filtraciones del Embase:- Podr realizarse por la base de la presa.- Podr realizarse el escape y filtraciones por el estribo.- Si el terreno es fracturado (estribos), habr filtracin no obstante sea roca buena (intrusivo).30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOEnsayos de agua a presin en sondeosSe inyecta agua a una presin 0.4 veces el peso del agua de la presa. Ejemplo: para una presa de 200 pies (61 m.) la presin del agua ser 80 Libras/pulg2. - Si hay filtracin se inyecta cemento para impermeabilizar.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOProblema del estribo- Colocar pernos de anclaje en la parte con estribos con buzamientos segn la ladera del cerro.- En lo posible, buscar estribos de una sola roca.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOProblema de la seccin del CanalDeterminar:1.- Profundidad de la roca firme debajo del suelo.2.- Determinar antiguos canales a mayor profundidad.3.- Hallar fallas a lo largo del ro.

Posibilidad de fallas en el emplazamiento de una presa30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOTrabajo de cimentacin: CimentacinPreparacin de los cimientos de presas- Remover la base de la presa hasta un horizonte sin filtraciones y sin futuros asentamientos.- Es la excavacin de la base de la presa.Escamadura:Eliminacin de masas sueltas de rocas sobre los estribos.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDODescortezamientoEliminacin de masas sueltas de material superficial.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOCementacin Consiste en inyectar mezcla de cemento y agua, en huecos de perforacin. Rellenar con cemento las fallas, las fracturas y as evitar el levantamiento.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOMaterial para producir la cimentacin- Cemento puzolnico con aguaEquipo de inyeccin1.- Mezcladora de cemento.2.- Inyectadora neumtica.3.- Manmetro para medir la presin. Previamente se realizar la perforacin.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOCementacin a baja presin- Se realiza a baja presin, precede a la cementacin a alta presin.- Se realiza antes de la construccin de la presa para mejorar las propiedades fsicas de la base de la presa.Longitud de 1 a 6 metros.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOModelo de cementacin en la presa Kortes, Wyoming: a) seccin tpica de la presa

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOModelo de cementacin en la presa Kortes, Wyoming: b)perfil mostrando los agujeros de cementacin (USBR.)

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOCementacin a alta presinSe hace despus de la inyeccin a baja presin y cuando se ha colocado parte de la estructura del hormign de la presa, se realiza antes del embalse de agua para mejorar la condicin fsica de la base y del estribo (ms impermeable, mejor resistencia a la presin, evitar el fenmeno del levantamiento).

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOMtodo de Cementacina) Mtodo gradual:1.- Inyectar cemento en fractura, perforado hasta cierta profundidad.2.- Inyecta ms cemento en fractura que se halla a mayor profundidad.b) Mtodo de Tapn1.- Perforar de frente la profundidad final, inyectar cemento en la falla.2.- Pongo tapn y inyecta cemento en la fractura que se ubica a menor profundidad.3.- En 1, pongo tapn e inyecto cemento en fractura que se ubica a menor profundidad que la anterior.

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOLavado en los agujeros de inyeccinSi una fractura o falla tuviera arcilla, esa arcilla se lavar antes de la inyeccin de cemento.Perdida de inyeccinSe tapa el lugar superficial por donde hubiera fuga de cemento.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOExploracin de aliviaderosUn aliviadero es igual a la fuga de agua de una presa.En un aliviadero habr:- Erosionabilidad de los materiales de los cimientos.- Las vibraciones por cada cada de agua.- Presin alta de agua.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOInvestigaciones geolgicas para una presa de albaileraCriterios de solucin del lugar1.- La roca debe ser firme y resistente.2.- Las vertientes del valle sern estables.3.- La cimentacin de la presa no debe permitir deslizamiento de la presa.4.- la roca de la cimentacin en lo posible debe ser de un solo tipo.5.- La cimentacin y las paredes del estribo debe ser impermeables.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO6.- Las rocas no deben ser resistentes soluciones qumicas, erosin, descomposicin.7.- rea alrededor del embalse y debajo del embalse no debe dar lugar a acumulaciones que disminuye la vida del embalse.8.- En presa de arco, el estribo debe ser resistente.9.- Las condiciones topogrficas y geolgicas deben dar buen emplazamiento del: a) aliviadero, b) sala de maquinas.10.- Materiales de construccin cerca de la presa.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOReconocimientoRevisar publicacin de la geologa de la zona en INGEMMET, visita de la zona con un Ingeniero Civil y un gelogo.Investigaciones preliminares1.- Levantamiento topogrfico2.- Levantamiento geolgico3.- Tipo de suelo fallas, rocas y filtraciones.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOExploracin detallada- Tipo de roca de la base del estribo- Futuras filtraciones.- Si hubiera una falla muy grande y peligrosa, se cambiar el lugar de emplazamiento de la presa.- La caliza es peligrosa porque a la larga hay solucin a lo largo de sus fracturas.- Si hubiera poco agregado de hormign y mucho material de terrapln es mejor construir una presa de tierra, en caso contrario se construye una presa de albailera.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOEstudiar la geologa de las perforaciones

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOExploracin geolgicaMtodo ssmico para hallar el espesor del suelo (hallar la sobrecarga).Estadio inmediatamente anterior a la construccinLos planos geolgicos levantados se compara con los datos de perforacin, completar ms perforaciones, pedir pruebas geolgicas complementarias para soportar las partes pesadas de la presa.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOEstadio de construccinLas perforaciones no se acaban con le final de las investigaciones geotcnicas.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOCONCLUSIONES30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOCONCLUSIONES1.- Una presa almacenan en grandes volmenes de agua. 2.- El agua del embalse tiende a socavar la cimentacin.3.- El material de cimentacin deber ser resistente a la desintegracin y a la erosin.4.- El comportamiento de las pizarras es pobre frente a los esfuerzos que se generaran en los estribos de una presa (No se recomienda ubicar estribos)

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO5.- Los problemas de estribos en arcos son de una importancia particular. La roca tiende a aguantar el empuje del arco deber ser bastante fuerte para resistir la presin sin ser aplastada y deber estar libre de desgaste por meteorizacin, alteraciones, presencia de fallas y estratificaciones criticas. (Debe gozar de buena estabilidad.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO6.- Realizar perforaciones diamantinas para determinar la calidad de roca en el piso del cauce.7.- De acuerdo a la evaluacin geolgica y geotcnica efectuar la cementacin para reducir el problema de levantamiento y consolidad suficientemente la roca para obligarla a actuar como un monolito bajo la estructura. La inyeccin de cemento ser rellenando a los taladros perforados y/o construyendo una galera (tnel) para a partir de esa labor perforar y inyectar cemento.30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO

BIBLIOGRAFA

P.H. Tumialan (2006). Curso de Geologa (Resumen de anotaciones de clases).

30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDOMUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIN30/05/2013UPC GEOLOGA LUIS ALBERTO ARAUZO GALLARDO