TIPOS DE SUBDRENAJE .

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA, CIENCIA Y TECNOLOGÍAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO”MÉRIDA/ VENEZUELA

AUTOR:Guzmán Marcano José E. C.I 20.598.622

TUTORA ACADÉMICA: Ing. María Eugenia Acosta

MERIDA, DICIEMBRE 2016

SUBDRENAJEEl drenaje subterráneo tiene por objeto disminuir las presiones de poros o impedir que éstas aumenten. A menor presión de poros la resistencia del suelo es mayor.

Elementos Para Tener en Cuenta en el Análisis de los Sistemas de Subdrenaje

Falta de continuidad de los mantos o sectores permeables.

Cantidad de agua recolectada.

Poco efecto del subdrenaje en el factor de seguridad.

Asentamientos en las áreas circunvecinas como efecto del subdrenaje.La rata de flujo para el diseño del sistema debe calcularse teniendo en cuenta la permeabilidad del suelo o la roca que se va a drenar.Poco efecto del subdrenaje cuando el nivel freático se encuentra muy cercano a la superficie de falla.

MÉTODOS DE SUBDRENAJE

Cortinas impermeables subterráneas.• El objetivo es evitar el paso interno del agua hacia las zonas inestables.

Subdrenajes de zanja.• Los subdrenajes de zanja tienen por objeto abatir los niveles freáticos.

Subdrenajes de penetración. • Colchones de drenaje. Se colocan debajo de los terraplenes o llaves de cortante, para

impedir el ascenso de los niveles de agua.Drenajes verticales de alivio.

• Consisten en perforaciones verticales del drenaje para disipar las presiones de poros.

Galerías de drenaje. • Son túneles con objeto de disipar las presiones de poros y disminuir los niveles freáticos.

Drenajes de pantalla. • Son colchones inclinados de drenaje para evitar que en los afloramientos de agua

subterránea se formen cárcavas de erosión.

CORTINAS IMPERMEABLES SUBTERRÁNEAS

Figura 2. Ejemplo del uso de una cortina impermeable para estabilizar un deslizamiento (Cornforth, 2005).

Figura 1. Esquema de una cortina impermeable.

CORTINAS IMPERMEABLES SUBTERRÁNEAS

Las cortinas impermeables profundas tienen por objeto impedir que el agua subterránea alcance la zona de inestabilidad potencial.

Las barreras impermeables se han utilizado con frecuencia para impedir el paso de contaminantes, y en los últimos años su uso se ha extendido a la estabilización de deslizamientos.Las pantallas subterráneas pueden consistir en zanjas profundas rellenas de arcilla, asfalto o concreto, tablestacados, cortinas de inyecciones o líneas de bombeo de agua que emplean hileras de pozos verticales.

En el diseño de las cortinas se deben considerar los efectos que tiene el cambio del régimen de aguas subterráneas sobre las áreas adyacentes .

Este sistema produce un aumento del nivel freático y el represamiento del agua subterránea arriba de la pantalla y su utilización debe complementarse con la construcción de subdrenajes para controlar los efectos negativos.

Características:

SUBDRENAJES DE ZANJA

Subdrenajes Contrafuerte.

Subdrenajes Interceptores.

Subdrenajes “Espina de Pescado”.

MATERIALES UTILIZADOS:Geotextiles no tejidos y Geotextiles tejidos

Geodrenes 100% sintéticos

Materiales granulares

Tubería perforada

TIPOS:

Figura 3. Detalles típicos de un subdrén de zanja (Cornforth, 2005).

SUBDRENAJES DE ZANJA

Profundidad y ancho de la

zanja

Espaciamiento entre zanjas

Localización en planta de los subdrenajes

Material filtrante y

especificaciones

Caudales recolectados

Sistemas de recolección y

entrega

DISEÑO DE SUBDRENAJES DE ZANJA:

Figura 3.1 Terminología utilizada para el análisis matemático del flujo en subdrenes de zanja (Cornforth, 2005).c

Hacer un estudio geotécnico para determinar las

características del régimen de aguas subterráneas

Construcción de piezómetros abiertos de control, los cuales permiten medir el abatimiento

del nivel del agua

El dren se ubica por debajo de la zona fallada y que esté ubicado dentro del acuífero, de forma

que la cabeza de agua sea suficiente

Es común encontrar drenes que no trabajan por estar colocados debajo del fondo de un acuífero

suspendido.

La profundidad máxima de abatimiento de nivel freático con

una etapa de subdrenajes horizontales, aproximadamente

es de 5 metros.

No es común que se puedan lograr abatimientos superiores.

SUBDRENAJES DE PENETRACIÓN

Figura 4. Detalles del sistema de entrega de los subdrenAJes horizontales, utilizado en Estados Unidos (Cornforth, 2005).

DISEÑO DE SUBDRENAJES DE PENETRACIÓN:

SUBDRENAJES DE PENETRACIÓN

Un drenaje horizontal o subdrenaje de penetración consiste en una tubería perforada colocada a través de una masa de suelo mediante una perforación profunda subhorizontal o ligeramente inclinada.

Busca abatir el nivel freático hasta donde se incremente la estabilidad del talud al valor deseado.

El diámetro de las perforaciones aproximadamente es de 3 a 4 pulgadas dentro de las cuales se colocan tuberías perforadas. Generalmente, se recomiendan perforaciones con tricono unido a la tubería de perforación NQ. Este hueco aproximadamente es de 4 ½ pulgadas.

La principal ventaja de los subdrenajes horizontales es que son rápidos y simples de instalar y se puede obtener un aumento importante del factor de seguridad del talud en muy poco tiempo.

Características:

Figura 4.1 Ejemplos de condiciones geológicas en las cuales se han empleado subdrenes horizontales como medida remedial (Cornforth, 2005).

DRENES VERTICALES DE ALIVIO

La principal función de los pozos verticales de drenaje o de alivio de presiones, es la disminución de las presiones de poros en mantos profundos que no pueden alcanzarse utilizando drenes de zanja o drenes horizontales.

El pozo es perforado mediante un equipo estándar para la construcción de pilas.

Algunas veces, se pueden necesitar entibados para prevenir el derrumbe de las paredes o la colocación de una pared metálica o tubo vertical.

Los subdrenajes verticales de gravedad son objeto de limitaciones de tipo ambiental, debido a que pueden transferir agua de un acuífero a otro pero en algunos países, esta práctica no se permite.

Objetivo:

Figura 5. Pozos verticales de drenaje con subdrenes de penetración en el terraplén de una carretera (FHWA, 1988).

DRENES VERTICALES DE ALIVIO

Los pozos verticales tienen generalmente un diámetro externo de 16 a 24 pulgadas, con un tubo perforado de 4 a 8 pulgadas de diámetro en el interior de la perforación.

• En algunas ocasiones se hace uso de drenes hasta dos metros de diámetro (Collota, 1988).

El espacio anular entre la perforación y el tubo se llena con material de filtro.

• El espaciamiento entre los pozos es muy importante porque afecta su eficiencia y el costo del sistema y depende de la estructura de las formaciones.

• Los espaciamientos más comunes varían de 3 a 15 metros.

La profundidad de los pozos depende del espesor de la zona inestable y la estabilidad requerida.

• Se conoce de drenes hasta de 50 metros de profundidad (Abramson 1996). Beer (1992) reporta un caso en el cual se instalaron sistemas de drenaje Rodren a profundidades de 52 metros con espaciamientos entre pozos de 15 metros.

El sistema de pozos puede drenarse interconectándolos por drenes de penetración o por medio de una galería de drenaje o empleando un sistema de sifón.

• También, se pueden drenar mediante el bombeo.

Si aparecen juntas verticales es posible que los pozos no intercepten las presiones de agua, como sí ocurre cuando el drenaje natural de la formación es horizontal.

•

Criterios para el Diseño de Pozos Verticales:

GALERÍAS DE DRENAJE

La fijación de su ubicación requiere un estudio geotécnico detallado.

La sección del túnel se hace de un tamaño lo suficientemente grande para facilitar su construcción.

Una sección típica es de 1.5 m de ancho por 2.2 m de altura (diámetro equivalente de 2 m), con pendiente entre 1% y 3%.

Generalmente, se recomiendan diámetros equivalentes de túnel de 1/20 de altura del talud.

Si se requieren teóricamente diámetros muy grandes, este efecto se puede suplir colocando pozos verticales y drenes de penetración dentro de la galería.

Figura 6. Ejemplos de subdrenajes de pantalla.

Criterios para el Diseño de Galerías de Drenaje:

Drenes de pantallaLos subdrenajes de pantalla interceptan el agua en los afloramientos y la conducen a un sistema de recolección. Los materiales utilizados deben cumplir condiciones de filtración y al mismo tiempo, deben garantizar la estabilidad general de las pantallas de drenaje.

Figura 7. Alternativa de pantalla de drenaje.

DRENES DE PANTALLA

Evitar la formación de cárcavas de erosión en los sitios de afloramiento de agua.

Captar el agua aflorante y conducirla.

Servir de contrapeso para la estabilidad general de la masa del talud.

Conformar el talud mejorando sus condiciones de estabilidad y estética.

Actuar como estructura de contención propiamente dicha.

Objetivos de las Pantallas de Drenaje

Filtro sobre la superficie del talud.

Estructura de contención o retención.

Subdrén colector.

Elementos básicos:

Figura 8. Detalle esquemático de un subdrén de pantalla (Cornforth, 2005).