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DISEO DE PRESAS DE TIERRA ING. AGRCOLA
UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTNEZ DE MAYOLO
FACULTAD DE CIENCIAS AGRARIAS
ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA AGRCOLA
TEMA : ANLISIS DE LA RED DE FLUJO Y
ESTABILIDAD DE TALUDES DE LA
REPRESA SHULLUCOCHA.
CURSO : DISEO DE PRESAS DE TIERRA
DOCENTE : ING. MILLA VERGARA CESAR
ALUMNOS :
ITA CERNA LUIS
ZARZOSA BEAS FRANK
HUARAZ - PER
DISEO DE PRESAS DE TIERRA ING. AGRCOLA
I. INTRODUCCIN
En el presente informe realizaremos el anlisis de la red de flujo y la estabilidad de
taludes para el caso de la represa zonificada Shullucocha, para ello hicimos uso del
programa GeoStudio 2012. Para el anlisis de la red de flujo a travs de la represa
se us el SEEP/W considerando dos casos: presa zonificada sin dren y presa
zonificada con dren. Para el anlisis de la estabilidad de taludes aguas arriba y
aguas abajo se us el SLOPE/W y se analizaron para tres condiciones: Embalse
Vaco, Embalse Lleno y Desembalse rpido; ello para determinar el factor de
seguridad que nos asegure la estabilidad de la presa.
Los alumnos
DISEO DE PRESAS DE TIERRA ING. AGRCOLA
II. OBJETIVOS
2.1. Objetivo general
Realizar el anlisis de las Filtraciones a travs del cuerpo de la represa
shullucocha y analizar la Estabilidad taludes para determinar los
factores de seguridad de la represa en condiciones iniciales, embalse
lleno y desembalse rpido, con la ayuda del software GeoStudio 2012
(SEEP/W - SLOPE/W) y manualmente.
2.2. Objetivo especifico
Analizar las filtraciones a travs del cuerpo de la presa zonificada y el
terreno de cimentacin de la presa y calcular el caudal de infiltracin
q a travs de la presa.
Determinar el factor de seguridad para condiciones iniciales, embalse
lleno y desembalse rpido en presa zonificada.
Determinar el factor de seguridad para condiciones iniciales, embalse
lleno y desembalse rpido en presa zonificada con filtro horizontal.
III. MATERIALES Y MTODOS
3.3 MATERIALES
Geo Studio 2012 (SEEP/W , SLOPE/W).
AutoCAD Civil 3D 2013.
Microsoft Office Professional 2013 (Excel y Word).
Material de escritorio.
Dimensiones previas de la represa shullucocha.
Nivel de Aguas Mnimas de Operaciones ( NAMINO ) 4467 m.s.n.m
Nivel de Aguas Mximas de Operaciones ( NAMO ) 4473 m.s.n.m
Nivel de Aguas Mximas Extraordinarias (NAME) 4473.40 m.s.n.m
Cota de corona 4474.60 m.s.n.m
Borde Libre (B.L) 0.90 m
Borde Libre Adicional (B.L. A) 1.21 m
Carga de Agua Sobre el Vertedero (h) 0.40 m
Longitud Efectiva del Vertedero (L) 6.00 m
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DISEO DE PRESAS DE TIERRA ING. AGRCOLA
Altura de Presa (Hp) 8.60 m
Ancho de la Corona (B) 5.00 m
Taludes Aguas Arriba 1V:2.5H
Taludes Aguas Abajo 1V:2H
Datos de propiedades mecnicas del suelo (densidad, cohesin,
ngulo de friccin) y datos de permeabilidad.
Descripcin Densidad C K
(KN/m3) (Kpa) () (m/s)
Espaldn 23.5 0 70 1x100
Ncleo 21.2 4.4 27.1 8.7x10-9
Coluvial - glaciar 22 0 40 1x10-11
3.2 METODOLOGA:
Para el anlisis de la red de flujo a travs de la represa Shullucocha
dibujamos la seccin con los datos del pre dimensionamiento, luego
con la ayuda del programa GeoStudio 2012 - SEEP/W, ingresamos
los datos del tipo de material a usar, en este caso por ser una
represa zonificada con cimentacin se ingres el valor de
permeabilidad de 3 materiales diferentes para el Espaldn, ncleo y
cimentacin; tambin ingresamos el valor de la carga de agua.
Con todos esos datos obtuvimos el grfico de la lnea de corriente
superior tanto para la presa zonificada sin filtro como para la presa
zonificada con filtro horizontal.
DISEO DE PRESAS DE TIERRA ING. AGRCOLA
Teniendo las propiedades fsicas de los materiales disponibles para
la construccin de la represa Shullucocha (densidad del material,
Angulo de friccin (), cohesin (C) y el trazo de la lnea de
corriente superior o lnea de saturacin), se realizaron los clculos
correspondientes de los factores de seguridad para los casos de
presa zonificado sin filtro y presa zonificada con filtro horizontal;
para cada uno de las condiciones (iniciales, embalse lleno y
desembalse rpido), con el uso del GeoStudio 2012 (SLOPE/W)
ingresando valores de las propiedades mecnicas del suelo,
geometra de la presa y lnea superior de saturacin .
Ingresamos datos de las propiedades mecnicas del suelo siendo las
mismas para todas las condiciones por ser de carcter acadmico:
Descripcin Densidad C K
(KN/m3) (Kpa) () (m/s)
Espaldn 23.5 0 70 1x100
Ncleo 21.2 4.4 27.1 8.7x10-9
Coluvial - glaciar 22 0 40 1x10-11
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IV. RESULTADOS 4.1. PRESA ZONIFICADA
Anlisis de Filtraciones:
Caudal (m3/s): Ncleo = 1.99*10
-8
Caudal (m3/s): Ncleo=1.8962*10
-8
Longitud de drenaje (desde talud aguas abajo)=12 m.
Longitud de drenaje (desde talud aguas abajo del ncleo)=3.3 m.
Descripcin K
(m/s)
Espaldn 1x100
Ncleo 8.7x10-9
Coluvial - glaciar 1x10-11
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ANLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES: PRESA ZONIFICADA SIN DREN:
ANLISIS DE ESTABILIDAD-EMBALSE VACA-TALUD AGUAS ARRIBA
Descripcin Densidad C
(KN/m3) (Kpa) ()
Espaldn 23.5 0 70
Ncleo 21.2 4.4 27.1
Coluvial - glaciar 22 0 40
Condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstem-price Spencer Bishop Jambu Ordinary
Embalse vaco talud aguas arriba 2.388 2.376 2.338 2.077 2.142
ANLISIS DE ESTABILIDAD-EMBALSE VACA-TALUD AGUAS ABAJO
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstem-price Spencer Bishop Jambu Ordinary
Embalse vaco talud aguas abajo 1.897 1.886 1.836 1.661 1.704
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ANLISIS DE ESTABILIDAD - EMBALSE LLENA TALUD AGUAS ARRIBA
Descripcin Densidad C
(KN/m3) (Kpa) ()
Espaldn 23.5 0 70
Ncleo 21.2 4.4 27.1
Coluvial - glaciar 22 0 40
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstem-price Spencer Bishop Jambu Ordinary
Desembalse rpido 3.863 3.852 3.843 3.082 3.055
ANLISIS DE ESTABILIDAD - EMBALSE LLENA TALUD AGUAS ABAJO
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstem-price Spencer Bishop Jambu Ordinary
Embalse Lleno 2.113 2.113 2.049 1.686 1.603
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PRESA ZONIFICADA CON DREN:
ANLISIS DE ESTABILIDAD - EMBALSE LLENA - TALUD AGUAS ARRIBA
Descripcin Densidad C
(KN/m3) (Kpa) ()
Espaldn 23.5 0 70
Ncleo 21.2 4.4 27.1
Coluvial - glaciar 22 0 40
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstem-price spencer bishop jambu ordinary
Desembalse rpido 3.876 3.865 3.856 3.090 3.064
ANLISIS DE ESTABILIDAD - EMBALSE LLENA - TALUD AGUAS ABAJO
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstem-price spencer bishop jambu ordinary
Embalse Lleno 2.440 2.437 2.390 1.947 1.921
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IV. DISCUSIN DE RESULTADOS:
Los caudales unitarios calculados con el GeoStudio 2012 SEEP/W en el anlisis de la red de flujo fueron los siguientes:
Condicin sin dren:
Condicin con dren:
Los factores de seguridad obtenidos con el programa Geostudio 2012 (SLOPE/W), se muestra en el siguiente cuadro resumen de los F.S. calculados para los diferentes mtodos:
Presa Zonificada sin dren
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstern-Price Spencer Bishop Jambu Ordinary
Embalse vaco talud aguas arriba 2.388 2.376 2.324 2.077 2.142
Embalse vaco talud aguas abajo 1.897 1.886 1.836 1.661 1.704
Embalse lleno 2.113 2.113 2.049 1.686 1.603
Desembalse rpido 3.863 3.852 3.843 3.082 3.055
Presa Zonificada con dren
condicin: FACTORES DE SEGURIDAD
Morgenstern-Price Spencer Bishop Jambu Ordinary
Embalse vaco talud aguas arriba 2.388 2.376 2.324 2.077 2.142
Embalse vaco talud aguas abajo 1.897 1.886 1.836 1.661 1.704
Embalse lleno 2.44 2.437 2.390 1.947 1.921
Desembalse rpido 3.876 3.865 3.856 3.09 3.064
Como podemos observar en la condicin crtica de embalse llena para la
presa zonificada sin dren el valor del factor de seguridad por el mtodo
ordinario (1.603) supera el valor mnimo establecido (1.5) para esa
condicin, pero como sabemos que en el proceso constructivo a veces no
se llega a tener un talud exacto es por eso que procedimos a analizar en
la condicin con dren horizontal.
Para la Presa zonificada con dren horizontal, el valor del factor de
seguridad en la condicin crtica de embalse llena por el mtodo
ordinario (1.921) supera en mayor magnitud al valor mnimo establecido
(1.5) por lo que consideramos como adecuada para nuestro diseo.
Para el resto de condiciones los valores del factor de seguridad superar el
mnimo establecido, lo cual nos indica que la represa Shullucocha es
estable con las dimensiones dadas.
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V. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es de vital importancia el trazo de la lnea superior de flujo a travs de la
presa, ya que nos da una visin aproximada de cmo se mueve el fluido y
el caudal que atraviesa por la presa.
Los valores del factor de seguridad obtenidos en las diferentes
condiciones superan los valores mnimos permisibles de los factores de
seguridad.
Obtuvimos valores elevados en los casos de desembalse rpido, ya que el
talud aguas arriba es 1:2.5, esto es debido fundamentalmente a que
trabajamos con las mismas caractersticas fsicas de los materiales para
las diferentes condiciones, lo cual en la prctica se tienen que hacer
estudios de suelos para obtener un resultado ms real.
Para evitar cometer muchos errores en el factor de seguridad en
estabilidad de taludes, recomendamos que se deban obtener los valores
en los laboratorios de mecnica de suelos para obtener la cohesin,
ngulo de friccin y peso especfico y no de tablas, ya que no se especifica
muy bien los rangos de valores, y solamente podramos usarlos como
valores referenciales.
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VII. BIBLIOGRAFA:
ANLISIS DE ESTABILIDAD Y FILTRACIONES UNALM.Pdf
ANEXO DE ESTABILIDAD Y RED DE FLUJO DE LA REPRESA CHUQUIMARAN.Pdf
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VIII. ANEXO