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Anna Jurado Elices Estanislao Pujades Victor Vilarrasa Enric Vàzquez-Suñé Jesus Carrera

EL AGUA Y LAS ESTRUCTURAS EN EL MEDIO SUBTERRÁNEO. TEMA 1. LOS ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS Y GEOMECÁNICOS EN LA INTERACCIÓN ENTRE AGUAS SUBTERRÁNEAS Y OBRA CIVIL. DESARROLLO DE UN MÉTODO PARA RESOLVER EL DRENAJE DE EXCAVACIONES CERRADAS ENTRE PANTALLAS. Anna Jurado Elices

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Anna Jurado Elices Estanislao Pujades Victor Vilarrasa Enric Vàzquez-Suñé Jesus Carrera

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  1. EL AGUA Y LAS ESTRUCTURAS EN EL MEDIO SUBTERRÁNEO TEMA 1. LOS ASPECTOS HIDROGEOLÓGICOS Y GEOMECÁNICOS EN LA INTERACCIÓN ENTRE AGUAS SUBTERRÁNEAS Y OBRA CIVIL DESARROLLO DE UN MÉTODO PARA RESOLVER EL DRENAJE DE EXCAVACIONES CERRADAS ENTRE PANTALLAS Anna Jurado Elices Estanislao Pujades Victor Vilarrasa Enric Vàzquez-Suñé Jesus Carrera

  2. INTRODUCCIÓN Se considera un recinto cerrado, construido entre pantallas y bajo el nivel piezométrico. El método constructivo consiste en: • Ejecución de las pantallas. • Drenaje interior. • Excavación hasta la cota deseada. • Construcción de la estación

  3. Equipotenciales Líneas de flujo Zona intermedia Acuífero superior INTRODUCCIÓN En este tipo de construcción es importante asegurar la estabilidad frente al levantamiento del fondo de la excavación. Para ello, se calcula el factor de seguridad. El factor de seguridad (FS) es el cociente entre el peso del terreno y la presión hidrostática. - Si FS < 1 condiciones inestables. - Si FS = 1 condiciones de equilibrio. - Si FS > 1 condiciones de estabilidad. Peso del suelo Presión del agua IMPACTOS: SIFONAMIENTO / LEVANTAMIENTO DE FONDO

  4. Antes del inicio de la obra es necesario conocer el caudal de drenaje para obtener el factor de seguridad deseado. Realizar éstos cálculos correctamente antes del comienzo de la obra permite trabajar con seguridad y evitar riesgos innecesarios. MOTIVACIÓN

  5. OBJETIVO El objetivo es desarrollar una metodología que permita calcular el caudal de drenaje para la construcción de una estación, bajo nivel freático y entre pantallas, de una forma rápida y eficazasegurando la estabilidad de la excavación.

  6. METODOLOGÍA Planteamiento del problema: • Modelo con simetría radial. • Acuífero confinado monocapa y anisótropo. • Pozo de bombeo totalmente penetrante separado una distancia determinada de la pantalla (rexc). • Profundidad de pantalla variable .

  7. E E p p z z sup sup , , z z sup sup w zp zp sup sup r r w w b r r exc exc zp zp inf inf Ap Ap r ¥ zinf , z inf w r METODOLOGÍA Geometría y variables del problema. Variables del problema: Cota de excavación (zexc), espesor del acuífero (b), radio de excavación (rexc), radio del pozo de bombeo (rw), profundidad de las pantallas, espesor de las pantallas (Ep), permeabilidad horizontal (kh) y vertical (kz) del acuífero, factor de anisotropía (a),la apertura (Ap) permeabilidad de las pantallas (kp), descenso (s) y caudal.

  8. METODOLOGÍA • Adimensionalización • Se parte de la ecuación de flujo en coordenadas radiales considerando medio anisótropo y en estado estacionario. • Se designan las variables características que permitan adimesionalizar el resto de variables. • Ecuación de flujo adimensionalizada

  9. zinf, zw inf zinf, zw inf r METODOLOGÍA Modelación numérica Realización de simulaciones numéricas, en estado estacionario, con el programa de elementos finitos TRANSIN IV (MEDINA et al., 2004). Condiciones de contorno

  10. METODOLOGÍA Modelación numérica En total se han relizado 567 simulaciones y para cada una de ellas se ha obtenido un QD. La finalidad de estas simulaciones es encontrar una solución empírica que relacione el caudal obtenido con el descenso en cualquier punto del acuífero.

  11. Fórmula empírica hallada: Eje X= Eje Y= METODOLOGÍA Formula empírica Con el algoritmo de FURNIVAL & WILSON (1974)se obtiene una la recta de regresión para las variables del problema. Eje Y Eje X (obtenido con el algoritmo) (calculado con el modelo numérico)

  12. Ep=1.2 m 40 rw = 0.2 m zexc =28 m h0= 40 m b=40 m rexc =20 m zp inf= 12 m Ap= 12m 0 0 CASO SINTÉTICO Para comprobar la validez de la ecuación empírica, se plantea un ejemplo en el cual se va a calcular: - El caudal de drenaje. - El factor de seguridad en la cota de pie de pantalla.

  13. Zex=1.4 CASO SINTÉTICO Cálculo del caudal de drenaje 1) Modelo numérico: simulación en estado estacionario (descenso adimensional). 2) A partir de la ecuación empírica

  14. CASO SINTÉTICO Cálculo del factor de seguridad en la cota de pie de pantalla: Con el modelo numérico se calcula el sD (0.439 u.a) en la cota de pie de pantallas y se convierte a hD(0.846u.a).

  15. CONCLUSIONES La ecuación empírica permite calcular el caudal de drenaje de una manera precisa en más de un 75 % de los datos. Se continuará trabajando para intentar disminuir el error en los casos que este es superior a 0.05 (supone un error mayor de 1.6 l/s en el caudal de drenaje).

  16. Eje X= Eje Y= CONCLUSIONES En estos datos es ajuste es bueno pero se quiere ajustarlos perfectamente a la tendencia de la recta • Se continuará trabajando para mejorar esta ecuación realizando: • Simulaciones variando la Kp para observar la validez de la ecuación • Se calculará el caudal que pasa por la pantalla .

  17. AGRADECIMIENTOS Gracias por su atención.

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