1215

c.- Presas de materiales sueltos admisibles condiciones de cimentacin tan variadas

como depsitos cuaternarios, formaciones rocosas

Estn constituidas mediante la acumulacin de dbiles o substratos de roca de gran calidad. A este

materiales terrigenos o rocosos en forma de terrapln hecho contribuye la mejor acomodacin de este tipo de

trapezoidal transversal al cauce. presa a asentamientos o deformaciones inducidas en el

cimiento, siempre dentro de ciertos limites.

La impermeabilidad queda asegurada mediante

la construccin de un ncleo impermeable constituido En la figura 12.4 se puede ver la seccin de la

por materiales de procedencia arcillosa que quedan presa de Ribera de Gata (Cceres), presa de materiales

inmersos dentro del conjunto de la presa. Tales sueltos con ncleo impermeable de arcilla.

materiales constituyen lo que se denomina ncleo de la

presa, y los que lo limitan se denominan habitualmente 12.1.2 Acciones sobre las presas

espaldones.

Las presas pueden verse sometidas a

En ocasiones estas presas se pueden construir solicitaciones de diverso origen, naturaleza y efectos

con materiales de tipo "todo uno" con una construccin sobre las mismas. -

homogenea, siempre y cuando que puedan garantizar

tanto la impermeabilidad como la estabilidad del Sin pretender ser exahustivo en el tratamiento

conjunto de la presa.de cada una de ellas, una relacin de las causas que

pueden originar esfuerzos sobre la presa o su cimiento

No se proporciona ms informacin sobre esta es la siguiente:

tipologa ya que por su importancia se dedica un - La gravedad

capitulo completo a la misma. - El empuje del agua

- Los empujes de fangos o sedimentos

Unicamente cabe mencionar a modo de - Las subpresiones .

introduccin que al tener taludes ms tendidos que las - La sismicidad

presas de gravedad construidas con hormign, - El oleaje

transmiten una menor carga a igualdad de altura que - Los empujes del hielo

estas, por lo que pueden ser adecuadas en - Impactos de naturaleza variada

emplazamientos con cimientos de peor calidad que los - Los cambios de temperatura

que requeriran otro tipo de presas. As, pueden ser

K N.A. 349

35150

85

M.N.N.34 0

14

11

3,00336,50

2,0 ,012,0 2,0

1,4

1,5

0,3r3 I

3,00

321,50

o r o1,4

Fig. 12.4.- Seccin tipo de presa de materiales sueltos.

Presa de Ribera de Gata , (Cceres).

1216 OBRAS HIDRAULICAS l

De ellas algunas son de naturaleza permanente hiela en pocas frias.

y otras eventuales o transitorias.

Los impactos corresponderan a cargas

La gravedad es de naturaleza permanente y su instantaneas de naturaleza variada, accidentes,

mayor efecto es el del peso propio de la estructura bombardeos, etc. difciles de tener en cuenta pero que

sobre el cimiento. En una presa de gravedad, de una se producen en la realidad. En 1987, en la presa de

altura de por ejemplo 100 m es esperable que, como Contreras (Valencia), cay desde la carretera que

orden de magnitud, se den presiones sobre el cimiento discurre por coronacin, una gra de orugas que iba

de aproximdamente 250 t/m2 solo debido al peso transportada sobre camin. Los daos sobre el

propio. paramento de hormign fueron ligeros, pero no as

sobre el transformador que se situaba en el pie de

El agua ejerce un empuje prcticamente aguas abajo, que qued destrudo.

horizontal sobre el paramento de aguas arriba. Es de

gran magnitud y prcticamente es la mayor de las Por ltimo citar los cambios de temperatura

fuerzas desestabilizadoras que actan sobre la presa. que pueden tener una importancia decisiva en las presas

Como orden de magnitud, en la presa anteriormente bveda. - -

citada, el empuje en una rebanada vertical de 1 m de

anchura sera de aproximadamente 5.000 t. Este En la figura adjunta se puede ver un esquema

empuje se vera aumentado cuando en el caso de un con la ms frecuentes de las distintas fuerzas

vertido sobre coronacin aumentase la altura de lmina mencionadas.

de agua.

Los empujes de fangos son de naturaleza

anloga a los del agua y son debidos al p@so de los

sedimentos acumulados sobre el fondo del embalse. La

diferencia se encuentra en que la densidad del agua con

fangos es superior a la del agua limpia y que por tanto

Maa.Embgl+.

los empujes son mayores. No obstante, con el tiempo

y los aportes sucesivos los sedimentos, se van

consolidando y adquiriendo una cierta cohesin que

reduce los empujes.

Las subpresiones se originan en la base de la

presa por la naturaleza hidrosttica de los empujes del

agua. Son de gran importancia para la estabilidad y se edp

EpuJa . .

volver sobre ellas ms adelante. r

m

anga.

Paso p ropio

La sismicidad origina esf~'-os dinmicos que

Roanmi.nto aa d eoM eto

someten la presa y todo el entorno de la misma a

vibraciones que modifican el equilibrio de las fuerzas

Empyf9 nnfro+,oiaa . aa g ig

estticas que en el momento del terremoto actan subpn+ion dM gaya.

sobre la presa.

El oleaje es asmismo de naturaleza dinmica si Fig. 12.5.- Esquema de acciones actuantes en una

bien de distinta frecuencia y magnitud que la presa de gravedad.

sismicidad. En ocasiones puede ser una carga

instantanea como es el caso de una sobreelevacin por12.2. PROBLEMATICA GENERAL PLANTEADA POR

el oleaje originado por la caida de alguna masaLA EJECUCION DE UNA PRESA

importante de terreno al propio vaso (Caso de la presa

de Vaiont. Italia). 12.2.1 Introduccin

El hielo origina asimismo esfuerzos horizontalesLa ejecucin de una presa y el posterior

sobre el paramento de aguas arriba de la presa, debidoembalsamiento del agua en su trasds supone un

al aumento del volumen de la costra superficial que seimportante cambio en las condiciones de tensin,

1217

humedad, deformacin, medio ambiente, etc., que o y estudios preliminares es el derivado de la

normalmente estn equilibradas antes de la estabilidad al deslizamiento de las presas de gravedad

construccin del embalse. En muchos casos esto origina por su cimiento o de las inestabilidades de los estribos

problemas y en algunas ocasiones el fracaso de la obra. en el caso de las presas de bveda.

En buena parte de los casos los problemas estn

relacionados con la geologa del emplazamiento ms En cualquier caso el problema es siempre

que con el diseo o con la ejecucin propiamente dicha. parecido: las fuerzas horizontales producidas por el

En 1.962, E. Grumer, public un artculo titulado "Dam empuje del agua tienden a llevar al presa hacia aguas

Disasters" en el cual se poda ver una relacin de los abajo, los esfuerzos se transmiten al terreno y se

casos de roturas observadas en presas hasta aquella pueden producir roturas por corte sobre planos limpios

fecha. La relacin era la siguiente: preexistentes o interesando a porciones de roca matriz

formando roturas combinadas. En ocasiones incluso se

1.- Roturas de cimiento 40% pueden producir roturas a travs de la propia obra de

2.- Aliviadero inadecuado 23% fbrica.

3.- Mala construccin 12%

4.- Asentamiento 10% El mecanismo de deslizamiento se puede

5.- Altas presiones intersticiales 5% estudiar de acuerdo con el esquema adjunto (fig. 12.6),

6.- Acciones de guerra 3% estableciendo las condiciones de equilibrio en la

7.- Deslizamientos en presas de tierra 2% superficie de base de la presa.

8.- Materiales defectuosos 2%

9.- Maniobras incorrectas 2%

10.- Terremotos 1 %

Si se reunen las causas 1, 4, 7 y 10 se alcanza

un porcentaje total de roturas relacionadas dirctamente Mox

con el terreno del 53%, si bien es probable que este

est indirectamente relacionado con algunas de las

otras causas, por ejemplo con los fallos en el aliviadero.

A la vista de estos resultados no hace falta

insistir en la importante relacin que tienen este tipo de

obras con la geologa del entorno en que se ubican, Em del

H

siendo probablemente las obras de mayor atractivo de

estudio por la magnitud y variedad de problemas

EmpujeV

`d9

geotcnicos que desatan. *N"

io

--- R

Si hubiera que centrars objetivo bsico de una

rto:m.nfo

presa habra que decir qu este sera el del almacenar Suep.ane

agua , es decir que tanto el vaso como la propia presa

deben ser impermeables, y para conseguir esto la presa

debe ser estable, tomando el significado del trmino en

un sentido amplio.

Fig. 12 . 6.- Estabilidad el deslizamiento.

La mayora de los problemas que a continua-

cin se narran estn de alguna forma relacionados con

alguna de las dos palabras clave mencionadas: "estabi- No existe un criterio unificado respecto alos

lidad" y "permeabilidad".parmetros a utilizar en la evaluacin del coeficiente de

seguridad al deslizamiento. Por ejemplo Hoek y Londe

12.2.2 Problemas en la cerrada sugieren adoptar resistencias residuales y cohesin

nula, mientras que el Corps of Engineers propone

a.- Estabilidadadoptar resistencia de pico pero alcanzando un

coeficiente de seguridad superior a 4 en condiciones

El primer problema a tener en cuenta en el dise-estticas o a 2,5 bajo acciones ssmicas. En Espaa la

1218 OBRAS HIDRAULICAS

prctica habitual consiste en asegurar el equilibrio del macizo rocoso, y en los que se miden elevadas

horizontal de fuerzas cohesiones aparentes. Tambin son dudosos los

resultados obtenidos con juntas creadas artificialmente

H < V tan

12/9

Por contra, la situacin ms favorable se plantearon en la presa de Mequinenza delgadas capas

encuentra cuando el rumbo de la estratificacin es de lignito intercaladas en el macizo rocoso (fig. ).

transversal al cauce y los buzamientos subverticales. En

este caso el aspecto de la excavacin es con grandes

escalones transversales a la direccin de deslizamiento

lo que imposibilita en la prctica que este se desarrolle.

9uzomientos

eubverticelee

Fig. 12.8.- Situacin favorable de estabilidad

el deslizamiento

No obstante, incluso en este caso, y

especialmente si se trata de rocas muy fracturadas, es

conveniente comprobar que no se puede producir una

rotura a travs del propio medio rocoso en un plano algo

ms profundo que el propio hormign - roca.

Los problemas que plantean las estratificacio-

nes subhorizontales paralelas l pino de cimentacin

pueden verse agravados por:

- Excavaciones a pie de presa para implantar centra-

les, aliviaderos, etc. A veces esta situacin se

plantea de forma accidental por erosin del cauce

en el cuenco amortiguador del aliviadero.

- Presencia de zonas de cizallamiento, juntas

alteradas o rellenas de milonitos arcillosos, estratos

de baja resistencia, etc. (fig. ).

- Pandeo de estratos o formacin de cuas de rotura

bajo los empujes de la presa, etc. (Fig. ).

Pueden citarse los grandes problemas que

12110 OBRAS HIDRAULICAS

MEE 154,40 454,40

MEN 462.50

En cualquiera de los casos en los que prev que

puede darse el mnimo problema de estabilidad es H -

normal recurrir a modificaciones de diseo como puede

ser profundizar , escalonar o dar una contrapendiente a

la base de la cimentacin, cuyo detalle excede el

.alcance de este captulo (fig. 12.9).

0,o5 0,75

1 Ev

1

0

a

M

.o

Eh

Efv w

391,00 10

5,71

.S

Fig. 12 . 10.- Esquema de clculo de estabilidad. Presa de

La Fernandina. Jan

darse en este tipo de presas por hacer trabajar bajo

fuertes esfuerzos a las laderas dnde se apoyan. Se

ilustra el caso en la figura adjunta n 12.11.

Fig. 12 . 9: Posible solucin en situacin de estabilidad al

deslizamiento desfavorable.

a) Escalonado del cimiento

b) Contrapendiente del cimiento

EG

f

IP

3/

W = resultante del peso propio

E,, = empuje hidrostti_co horizontal en el paramento sx V

.'

de aguas arriba . . ,_ ,;,:1j2

E = empuje hidrosttic vertical en el paramento de !;[ I

aguas arriba. `%.:a.. /

E,,, =empuje horizontal prducido por los fangos . ': .

E,,, = empuje ve rt ical producido por los fangos.90*

v

S = resultante de la subpresin

H = empuje del hielo

En la figura 12.10 se puede ver un esquema de ,

clculo en la seccin principal de la presa de la

Fernandina , sobre el ro Guarrizas (Jan).Fig. 12 . 11: Esquema de posible rotura en estribo de

presa bveda.

Con respecto a las presas de bvedas losE = Empuje del agua.

problemas son parecidos , es siempre posible que se a = Empuje sobre la ladera.

produzca un deslizamiento sobre planos preexistentes W = Peso de la cua.

o que se combinen varias familias de discontinuidades U, = Subpresiones.

para dar una rotura de tipo tetradrico. Este caso puede V = Direccin de posible deslizamiento.

1211 1

b.- Filtraciones Por lo que respecta a las subpresiones la

solucin ms frecuente consiste en la ejecucin de

drenes verticales desde galeras prximas al cimiento de

El hecho de que se filtre agua en las la presa y aproximadamente a una distancia del

inmediaciones de la cerrada tiene importancia no paramento de aguas arriba del orden de 1 110 de ancho

slamente por la prdida del lquido sino porque es la de la base. Suele aceptarse que en los drenes la

zona donde se ha puesto el obstculo al normal discurrir subpresin se reduce a 113 de la carga total (diferencia

de las aguas y donde se produce la interfase obra de de niveles entre el embalse y el pie de presa) (ver fig.

fbrica-terreno de cimentacin. 12.12).

El agua acaba entrando inevitablemente por

todas las fisuras del terreno o de la propia obra y sus

efectos son siempre negativos:

cofa100 MM. Emsoi:.

- El agua altera la naturaleza de algunas rocas,

produce disoluciones en rocas carbonatadas y

evaporticas, erosionas fsicamente los canales por

los que discurre, disolviendo el material y

aumentando el volumen de huecos en el cimiento.

El agua que ocupa las fisuras del terreno se

encuentra bajo presin hidrosttica lo que significa

que ejerce una fuerza normal a las superficies sobre

las que est en contacto.

Este ltimo aspecto se va a desarrollar con

i

mayor alcance dado su inters. i

El agua en las proximidades del paramento de i

aguas arriba tiene la presin que le proporciona la altura roofm

del agua en el embalse. Es decir, una altura de 100 m

de agua significa 100 t/m2 de presin hidrosttica. En

el lado de aguas abajo el nivel del agua en el ro marcaFig. 12.12.- a) Efecto de galera y pozo drenaste sobre

el otro lmite y si por ejemplo se cuenta con 5 m dela ley de subpresiones.

altura habr 5 tim2.b) Distribucin lineal terica sin efecto

drenante.

Entre una y otra zona-se establece una red de

filtracin y el agua pierde' presin. conforme va de un

punto a otro. Normalmente se cuenta con una variacinEl principal problema suele ser el

lineal de presiones entre ambos lugares.mantenimiento de la eficacia de los drenes a lo largo de

la vida de la presa.

En esquema la situacin de subpresiones se

puede ver en la figura adjunta 12.12.Los drenes, por s solos pueden resultar

ineficaces si en el cimiento se dan zonas de alta per-

Estas subpresiones originan un "levantamien-meabilidad no alcanzadas por los mismos (Figs. "Custo-

to", o una tendencia al mismo, de la presa ya que

dio"). En estos casos debe recurrirse al sellado de tales

disminuye su peso efectivo sobre la cimentacin

zonas mediante inyecciones o a interceptar el flujo a

disminuyendo notblemente el rozamiento disponibletravs de las mismas realizando pantallas continuas.

para oponerse a los empujes del agua.

La forma de luchar contra el flujo de agua bajo

En la realidad, el problema es an ms

la presa se ver ms adelante (apartado 12.6).complejo ya que la circulacin del agua se efecta por

las discontinuidades del terreno y es en la prctica un

12112 OBRAS HIDRAULICAS

c.- Deformabilidad

Bajo las elevadas cargas a las que se ve

sometido el terreno situado bajo la presa este se

deforma. Se producen as asientos y distorsiones de

toda la estructura que a su vez originan sobretensiones

en algunos puntos o zonas de la misma, lo que puede

llevar a fisuraciones o plastificaciones en los mismos. El

problema es tanto ms importante cuando menor sea la

resistencia a traccin del material (presas de hormign

compacto) o mayores los niveles tensionales (presas

bveda).

Por esta razn es de gran importancia estudiar

adecuadamente la deformabilidad (mdulo de elastici-

dad) de la roca de cimentacin ya que de este

parmetro dependen los asentamientos que se pueden

producir.

Este es un problema bastante complejo ya que

no es fcil determinar a partir de ensayos de escala

limitada el comportamiento a escala global del medio

rocoso. Por otra parte las deformaciones que ocurren en

la roca pueden ser de dos naturalezas. En primer lugar

estn aquellas que se recuperan cuando cesa de ejercer-

se la accin correspondiente. Se les llama "elsticas" y

se pueden medir por el mdulo d elasticidad o de

Young. En segundo lugar estn aquellas de naturaleza

no reversible producidas por el cerramiento de fisuras

bajo la carga, plastificacin local, rotura por corte de

pequeas reas o zonas y comportamiento reolgico.

Estas deformaciones irreversibles tienen su

mayor importancia especialmente durante el primer

llenado de la presa, ya que es durante la primera

Japlicacin de las cargas cuando se puede producir este

tipo de fenmenos, agravados especialmente por la

_ saturacin del terreno y la consiguiente. variacin de

resistencia mecnica del mismo.

Esta situacin viene a significar que durante la

puesta en carga de la presa el mdulo de deformacin

problema anisotrpico. Adems dentro de la propia del terreno es inferior al mdulo de elasticidad del

cerrada puede haber rocas de distinta naturaleza o mismo, producindose para los sucesivos ciclos de

estado, por lo que la filtracin tiene un carcter carga y descarga un comportamiento de rigidizaci6n

heterogneo.tipo "strain-hardening", por lo que el momento de

primera actuacin de las cargas suele ser crtico desde

En algunos casos de rocas masivas, con pocas este punto de vista.

fracturas puede adoptarse una reduccin del area sobre

la que actan las subpresiones, admitiendo un contacto Por otra parte semejante comportamiento no es

perfecto entre el hormign y la roca, pero frecuente- homogeneo en todo el cimiento, lo que viene a agravar

mente esta hiptesis es demasiado arriesgada. las naturales heterogeneidad es elsticas del mismo.

J

.,.....Stn

Ytr-[?t-..vwterf'4 .

e....r+. ,....e!.... ...-.-..v. :,:..........

.:,......

12/13

Tabla 12.2.- Influencia del cimiento en la deformacin de la presa.

INFLUENCIA RELACION

Zona 1Muy importante EJE, < 1 1 15

Zona 2Importante 1115 < ER/EH < 1 /8

Zona 3Escasamente importante 1 /8 < ER/EH < 1 /4

Zona 4Irrelevante 1 /4 < ER/EH < 1

Algunos autores (Bourbonais y Morgenstern, Volviendo sobre este parmetro (ER/EH ), Rocha

1974) han analizado el compertamiento deformacional en 1.974 ha demostrado que para valores inferiores a

de presas de gravedad comparando la rigidez estimada 1 1 16 el comportamiento deformacional est controlado

del cimiento con la que posteriormente se ha observa - por la cimentacin , mientras qe para valor" superiores

do. En los tres casos estudiados el compo rtamiento real a 1 /4 la influencia del cimiento es muy ligera. Los

fue mucho mejor del esperado , con deformaciones lmites estudiados se pueden ver en la tabla 12.2.

notablemente menores y por consiguiente con mdulos

de elasticidad ms elevados . La discrepancia se atribuy En este a rtculo se insiste en que incluso bajo

a la mejora de las caractersticas mecnicas del terreno condiciones de cimentacin de la zona 1 , siempre y

en profundidad , hecho que se d en la mayora de los cuando el cimiento sea homogeneo , no se producen

casos . sobretensiones elevadas.

Con todo no parece que en la historia del De todo lo visto se puede deducir que fa mayor

diseo de presas haya preocupado especialmente preocupacin cuando se estudia el cimiento de una

determinar el valor absoluto del mdulo de elasticidad . presa debe radicar en las heterogeneidades geolgicas

Esto es debido a que en general cuando el cimiento es del mismo . Zonas de falla , zonas de alteracin

homogeneo los asentamientos son uniformes y por profunda , litologas de distinta naturaleza , etc. deben

tanto los sobrencrementos de tensiones en la ser estudiadas con todo detalle , valorando sus mdulos

estructura de la presa son ms bien pequeos . de elasticidad relativos y las relaciones de estos con los

de la propia estructura de hormign . A part ir de ellos y

Por otra pa rte, hasta la llegada de tcnicas de las recomendaciones dadas previamente podr

numricas complejas, los clculos de presas , incluso de juzgarse sobre la idoneidad del cimiento en cuestin (ver

las ms complicadas estructuralmente, las de tipo fig. 12.13).

bveda , se realizaban basndose no en el mdulo de

deformacin de la roca sino en la relacin ER/EH, Otros aspectos a tener en cuenta a efectos

cociente de las rigidades ' esperabl(t entre la roca y el deformacionales del cimiento vienen derivados de las

hormign . propias labores de excavacin . En ocasiones los daos

originados por las voladuras a la estructura rocosa

Est comprobado que mientras que esta pueden ser importantes , produciendo ape rtura de

relacin no vare grandemente de unos puntos a otros grietas y llevando a aadir una mayor deformacin del

de la cimentacin no se producen efectos desfavora - terreno de cimiento.

bles, lo que equivale a decir que el cimiento es

homogeneo. Otras veces , si se trata de rocas meteorizables,

el mantener abiert a una excavacin puede generar una

Como orden de magnitud se tiene el hecho de zona de material ms deformable, en que se producirn

que una variacin de 5 unidades en la relacin la mayora de los asientamientos.

mencionada parece incrementar tan solo un 20% las

tensiones mximas en el cuerpo de la presa y quiz por

ello no ha habido necesidad de determinar con precisin

el valor de dicho mdulo.

12114 OBRAS HIDRAULICAS

+ - - - + +

+ +a

_- - - _

+ - Rooas granifloideas de

+ +

-7Z

- = - d0 + comportamiento mscdnico

Zonas de olterac"+ + - - +_ + - diferente.

*)Superficial . + +~-_ + _

.J

b) Profunda . + + + _ - - --_=+

+ - -

+ +'-=b_-- +

+

+

+ +

+ + + + Zona de falo

Fig. 12.13.- Heterogeneidades en cimiento.

Determinadas rocas de componente arcillosa, imaginar que puedan ser alcanzadas determinadas zonas

como las lutitas o pizarras, muestran adems de una de mayor permeabilidad, ya sean localizadas o

rpida meteorizacin, importantes cambios de volumen extendidas.

con degradacin de la resistencia del cimiento. La

expansividad diferida tambin puede crear esfuerzos Evidentemente, el volumen de las fugas ser

anmalos sobre la estructura de la presa. funcin de la permeabilidad del vaso y de los gradientes

que puedan establecerse hacia las salidas naturales

Por ltimo, no hay que olvidar que la (diferencias de nivel con valles adyacentes y distancias

excavacin de grandes volmenes de roca genera una a los mismos) (Figs. todo ello regulado por la

decompresin de todo el medio rocoso afectado, lo que hidrogeologra regional.

puede ser un camino de penetracin de la alteracin

superficial adems de un esporbamiento global del Hay varias situaciones que trpicamente se

medio rocoso que tardar en volver_a su estado original. pueden presentar en funcin de las formaciones rocosas

afectadas.

12.2.3 Problemas en el embalse.

En primer lugar se citan las formaciones de

a.- Filtraciones rocas calcreas, yesrferas o salinas, que pueden haber

sido ya disueltas por el agua en tiempos pasados y

Cuando se procede a llenar un embalse, el agua presentar consecuentemente problemas krsticos o de

alcanza niveles superiores que nunca ha tenido en futura disolucin por el propio agua embalsada y su

poca reciente, adems el agua se encuentra bajo circulacin, especialmente si esta es rica en dixido de

presin. En esta situacin es fcil que se originen carbono. De presentarse este problema la solucin no

prdidas y fugas de agua del propio vaso. Estas es de gran complejidad ya que se trata de

prdidas pueden ser localizadas en algunos puntos o impermebilizar mediante tapices, inyecciones, etc., una

bien generalizadas en determinadas zonas del embalse. determinada zona. Sin embargo, puede resultar

extremadamente caro y acabar siendo inviable.

Si se piensa en la gran superficie que puede

verse afectada por el llenado del vaso no es difcil

12115

Cuando se da esta situacin es fcil que en los

valles prximos al de la cerrada aparezcan filtraciones

localizadas en forma de fuentes puntuales, que en

algunos casos har muchos aos que dejaron de dar

agua y en otros sern de nuevo origen.

En rocas de tipo igneo o en areniscas bienser el caso de las antiguas minas abandonadas, galeras,

cementadas, con cemento no calcareo , no suelen darsepozos, etc. Durante la excavacin del cimiento de la

este tipo de problemas a no ser que tengan redes depresa de la Fernandina (Jan), apareci un tnel minero

fisuracin muy extendidas y profundas. Normalmente laen plena cerrada que fue preciso reconocer en

inyeccin no presenta problemas en estas formaciones .profundidad y cegar mediante un tapn de hormign.

Caso diferente fue el de la presa del Atance (Guadalaja-

Una situacin tpica se produce cuando el aguara) donde al final del vaso el agua en su cota de mximo

alcanza un paleocauce o cauce fsil del antiguo lechoembalse casi alcanzaba el pozo de acceso a unas

del ro o terraza colgada en un nivel superior (fig. ). Sipequeas minas de sal . Al no tener conexin hidrulica

estos paleocauces estn rellenos con materiales granu -

hacia niveles inferiores no presentaron problema digno

lares es previsible que haya que ejecutar alguna manio -

de mencin . No obstante es siempre necesario tener

bra de intercepcin de las agua1s. El_mayor problema sepresente que este tipo de situaciones pueden darse con

encuentra en la deteccin de ests paleocauces , nocie rta frecuencia.

suele ser fcil ya que la topografi actual los puede

enmascarar.Por otra parte hay que decir que la importancia

de las filtraciones est en relacin al uso que del agua

Otras rocas en las que hay que estar prevenidose va a hacer , as como de otros factores.

frente a las posibles filtraciones son las de tipo

volcnico . Las coladas de lava pueden dejar tneles a

Por ejemplo en un embalse de regulacin y

veces kilomtricos de longitud , as como unaprevencin de avenidas puede ser tolerable un cie rto

fracturacin importante . Presenta dificultades de

nivel de filtracin, mientras que en un embalse para

prospeccin y es frecuente tener que hacer una densaabastecimiento urbano en una zona con fue rtes

malla de pruebas de permeabilidad con resultados aperiodos de sequa cualquier prdida de agua puede ser

menudo de difcil interpretacin .vital. En este mismo caso , si llueve de una forma

uniforme a lo largo del ao , es previsible que el mismo

nivel de prdida sea tolerable.

A veces la mano del hombre ha dejado abiertos

caminos preferenciales de circulacin del agua. PuedeEn embalses reversibles, que se cargan

12116 OBRAS HIDRAULICAS

)

J

mediante bombeo, cualquier prdida puedeser embalse, cuando es rpida las consecuencias pueden

intolerable por el coste econmico quesupone. ser peores por el efecto de oleaje que una gran masa de

tierra puede producir el caer al agua embalsada . En este

Desde el punto de vista de peligrosidades caso siempre se recuerda el desastre de la presa de

siempre preferible que las prdidassan por filtracin Vaiont ( Italia). Es casi obligado saber algn detalle del

generalizada pero de poco caudal a que estnmismo.

localizadas en cie rtos puntos , ya que el aguaen estos

casos puede llevar a roturas progresivasdel terreno que Se trata de una presa de tipo bveda

pueden acabar originando el colapso de unadetermina - construida en 1963, el vaso est formado por un valle

da zona y unas impo rtantes prdidas .glaciar excavado sobre un sinclinal constitudo por

calizas con finas capas de margas y arcillas . Desde el

b.- Estabilidad de laderas.comienzo del llenado se observ una gran inestabilidad

que implicaba a 200 . 108 m3 de material , indudablemen-

Conforme el agua alcanza sucesivos niveles va te relacionada con el proceso del mismo , lo que retras

saturando progresivamente nuevos terrenos anulando la su puesta en operacin.

cohesin capilar de los mismos y disminuyendo su - -

capacidad resistente . Por otra parte aumenta su peso . Despus de varios intentos de llenado, el 9 de

En estas condiciones es frecuente que se removilicen Octubre de 1963 se produjo el gran deslizamiento. Ms

deslizamientos fsiles o que se movilicen terrenos de 300 . 108 m de tierra y rocas cayeron sobre el vaso,

actualmente estables . con tal impulso que ascendieron 135 m por la ladera

contraria una vez atravesado el cauce de casi 100 m de

La probabilidad de que esto ocurra es alta ya ancho en esa zona . Se ocuparon casi 2 km del vaso con

que el permetro de cualquier embalse mediano puede los materiales del deslizamiento aterrando el embalse en

tener varios kilmetros de longitud y a lo largo de la esa zona.

misma es frecuente que se den coluviones , piedemon-

tes, bloques de roca , etc. en disposicin de ser El deslizamiento se produjo en menos de 1

afectados . minuto y se estim su velocidad en 74 m/s, es decir 86

km/h. Se produj adems un fuerte temblor de tierra.

El hecho es fcilmente observable en buena

pa rte de los mltiples embalses que existen en este La ola creada sobrepas la cerrada marcando

pas. Pocas carreteras de circunvalacin de los mismos una lnea ntida a 100 m sobre coronacin por debajo de

no presentan daos , hundimientos etc. atribuibles a la que desapareci toda vegetacin o rastro de actividad

fenmenos de inestabilidad . humana . Aguas abajo, a 1,6 km en la confluencia con

el valle de Piave , la ola tenia todava 70 m de altura.

La situacin se suele ver agravada por los

fenmenos de desembalse rpido o las maniobras del La presa pese a todo no fall, pero el accidente

embalse que originan la aceleracin del fenmeno . cost la desaparicin de 5 pueblos y, casi 3.000

_ vctimas.

El autor de este captulo ha podido comprobar

fenmenos de este tipo en varios embalses de la En la figura adjunta se puede ver un esquema

provincia de Len, como el de Barrios de luna en planta en la que se reflejan los lmites del

(deslizamiento de Mallo ) y el del Porma, sobre los ros deslizamiento y zonas afectadas (fig. 12.14).

del mismo nombre . En ambos casos se trataba de zonas

coluvionares sobre substratos de pizarras en los que era En ocasiones, sin llegar al dramatrismo el caso

fcil que se dieran los fenmenos citados . de Vaiont , se pueden dar todo tipo de transtornos de

explotacin correcta del embalse , especialmente cuando

En la mayora de los casos los problemas no los deslizamientos afectan a elementos fundamentales

suelen ser importantes , aunque pueden llegar a de la presa , como son sus rganos de desage . De este

disminuir la capacidad del embalse por aterramiento tipo tenemos algn caso conocido , por ejemplo la presa

progresivo de zonas desfavorablemente orientadas por de Arens (Castelln de la Plana) con un aliviadero de

su geologa . En cuanto a los daos que potencialmente superficie distorsionado por un deslizamiento de calizas

se pueden producir estos estn ligados a la velocidad y margas jursicas.

esperable del deslizamiento, cuando esta es lenta ya

nos hemos referido a la prdida de capacidad de

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Fig. 12 . 14.- Deslizamiento de Vaiont . Cartografa y zonas afectadas.

La situacin mas crtica se plantea cuando el Este hecho , aunque sabido, no es frecuente

deslizamiento puede afectar a la propia presa , creando que se considere como un parmetro habitual del diseo

empujes asimtricos o distorsionando la propia cerrada. de presas , lo cual no significa que en algunos pases o

Una vez detectados , estos problemas exigen una zonas de Espaa no suponga un importante problema.

consolidacin de las laderas , frecuentemente mediante

costosas obras de anclaje (ver Ap . 12.3.6 ). Especialmente en zonas ridas,'con periodos de

sequa seguidos de fuertes lluvias , es probable que se

En cualquier caso , independientemente de la den los mencionados problemas de aterramiento. Puede

peligrosidad , es indispensable tener bien presente que ser el caso del Levante Espaol. Los problemas

este tipo de fenmenos se dan con frecuencia en la aumentan cuando por determinadas razones desaparece

prctica, lo que se debe tener en cuenta cuando se est la cubie rta vegetal del terreno , como sucede en el caso

efectuando la ca rtografa del vaso y cerrada de una de los incendios forestales , prcticas de cultivo

futura presa . incorrectas, etc.

c.- Sedimentacin El tipo de sedimentacin est por otra pa rte

ligada al tipo de rocas en origen, a la pendiente del ro

Con el paso del tiempo las materias en y al tramo del mismo en que se encuentre situada la

suspensin que arrastran las aguas pueden quedar presa. En embalse de cabecera, situados en el tramo

atrapadas en el vaso del embalse disminuyendo alto, es ms frecuente que en los aterramientos estn

paulatinamente su capacidad . producidos por gravas gruesas ms por limos o arcillas,

que se suelen depositar en los embalses de curso bajo.

12118 OBRAS HIDRAULICAS

Embalse Cuenca km2 Ao deembalse Produccin anual Prdidas Total

de sedimentos almacenamiento anual %

time

Byllesby 3 . 393 1 .912626 2,54 60

9Seminoc 18 . 951 1 . 939

402 0,08 01

Benmgton 3,6 1.929 13.968 5 56

Cold Springs 482 1 . 908 2 .814 2,24 101

Upper Pino 35,7 1 . 934 3 . 918 2,38 31,5

Tabla 12.3

En cualquier caso el efecto de la sedimentacin d.- Sismicidad natura/ e inducida.

se traduce en disminuir la vida til del embalse,

pudiendo llegar a inutilizarl para el fin a que fue q Sismicidad natura/

destinado.

En el caso de grandes presas situadas en zonas

Como rdenes de magnitud se pueden ver en de sismicidad media a alta es preceptivo , segn la

la tabla 12 . 3, algunos valores extraidos de un estudio norma PDS-1 i74 la ejecucin de un estudio sismo-

efectuado en Estados Unidos por Gottchalk ( 1964). tectnico para evaluacin de las aceleraciones de

proyecto de la presa y el riesgo ssmico asociado a la

Se puede comprobar que en algunos casos las construccin del embalse. Tambin interesa prevenir los

prdidas son muy impo rtantes . efectos de las acciones ssmicas sobre la estabilidad de

los taludes del vaso.

Otra cuestin es como se distribuyen los

sedimentos aportados por la corriente una vez dentro Para ello suelen utilizarse dos metdologas

del vaso del embalse . distintas:

Normalmente con la disminucin de velocidad - Mtodo determinista

una vez que se alcanza l cola del embalse se produce

la deposicin de las pa rtculas ms gruesas , gravas y Es un procedimiento bastante conservador que

arenas gruesas, mientras que los sedimentos finos se se basa en el historial ssmico del atea, suponiendo que

alejan hacia la presa permaneciendo en suspensin , los mximos terremotos susceptibles de producirse en

donde acaban depositndose debido a la mayor el entorno tendrn lugar durante la vida de la presa.

densidad del agua turbia, originando los depsitos de Comprende los pasos siguientes:

fango citados en el apartado 12.1.2.

_ 1. Recopilacin de datos sobre terremotos con

Puede decirse que no baymtodo prctico, en epicentro en un radio de 300 - 400 km respecto al

general , para recuperar la capacidad de un embalse embalse. Los datos pueden tomarse del "Catlogo

aterrado . Una vez que se ha perdido el mnimo de Ssmico" o del "Catlogo General de isosistas de la

capacidad para asegurar la finalidad deseada es preciso Pennsula Ibrica " del I.G.N ., as como de los

abandonar la explotacin. registros de los diversos observatorios

sismolgicos . El radio anterior puede reducirse si

Los mtodos conocidos , de apertura peridica existen "fronteras ssmicas" como grandes fallas,

de los desages de fondo, bombeo de sedimentos por o ampliarse siguiendo determinados accidentes

encima de la presa mediante sifones o vaciado temporal tectnicos.

y dragado suelen ser antieconmicos y plantean el

problema del vertido de los materiales extrados . 2. Regionalizacin del atea anterior en "provincias"

sismotectnicas a pa rtir de criterios geolgico-

No obstante , es factible alargar la ' vida til del estructurales . En esta divisin debe prestarse

embalse mediante un cuidadoso control de la cobertera especial atencin a las fallas o fracturas

vegetal (Fry , 1950) y destinando a priori una parte del importantes.

embalse a almacenar las prdidas que por este concep-

to se van a tener de forma inevitable.

12119

3. Correlacin de terremotos con unidades seleccin de los utilizados para el mtodo

sismotectnicas y fracturas . determinista.

4. Seleccin del mayor terremoto asociado a cada 2 . Desarrollo de relaciones de recurrencia para cada

unidad o fractura . fuente, a pa rtir de registros o interpretaciones

gelgicas

5. Traslacin del mayor terremoto ocurrido dentro de

cada unidad o fractura al punto de la misma que 3. Evaluacin probabilista mediante relaciones de

resulte mas prximo al emplazamiento estudiado . recurrencia y leyes de amortiguacin . Normalmente

se consideran periodos de recurrencia de 100, 500

6. Evaluacin del grado de intensidad , en el y 1000 aos.

emplazamiento , a que dara lugar cada uno de los

terremotos anteriores . Para ello se emplean curvas

de amortiguacin con la-distancia, obtenidas a

pa rtir de las isosistas de sismos clasificados por

\. regiones . Existen tambin expresiones analticas -

como la dada por A . J. Martn para grandes

terremotos en la Pennsula Ibrica:

le-1 = -12.55 + 3 .53In(R+ 25)

siendo le = grado de intensidad epicentral

1 = grado de intensidad en el emplazamiento

R = distancia en km

7. Asignacin de un grado de intensidad al

emplazamiento en funcin del conjunto de datos

anteriores.

8. Estimacin de la aceleracin horizontal,

generalmente a pa rtir de correlaciones como las

siguientes

a = 1230 e (R + 25 ) (Esteva, 1969)

- log a = 0,301 1- 0, 2321 (P.D.S.-1 174)

log a = 0,36 1 - 0,16 - Adems de los estudios anteriores debe

analizarse la tectnica local del vaso y la cerrada,

siendo m la magnitud , R la distancia epicentral e 1 el intentando detectar fallas activas o producidas en

grado de intensidad ssmica . tiempos geolgicos recientes y que puedan dar lugar a

movimientos en la cimentacin de la presa , defectos de

- Mtodo probabilista estanqueidad del vaso, erosiones internas, etc. Tambin

deben investigarse los accidentes no activos suscepti-

Incorpora los periodos de recurrencia de los bles de movilizacin bajo las cargas de la presa o el

terremotos considerados para estimar la probabilidad de agua del embalse.

superar determinados niveles de aceleracin en diversos

periodos de tiempo . El mtodo comprende tos pasos 11) Sismicidad inducida

siguientes:

Se ha venido comprobando en las ltimas

1. Identificacin y caracterizacin de los accidentes dcadas que el llenado de los embalses puede originar

que pueden dar lugar a acciones ssmicas en el un aumento de la Sismicidad en la regin donde se

emplazamiento. Pueden ser los mismos o una ubican , independientemente de que la zona fuera de por

12120 OBRAS HIDRAULICAS

s ssmicamente activa .terremotos de mayor relevancia ha sido en zonas

catalogadas como de baja sismicidad o nula

Desde el punto de vista sismolgico , los (Koyna, Kariba ,Hsinfeng -Kiang , Cremasta).

embalses ms estudiados han sido los de Lago Mead en

Estados Unidos, Hsinfeng -Kiang (China ), Kariba No est claro actualmente cuales son las

(Rodesia ), Mangla (Pakistn) y. Cremasta (Grecia). causas que favorecen el citado incremento de la

sismicidad . No obstante se apuntan como posibles las

En las dos citadas en ltimo lugar la magnitud siguientes:

del terremoto lleg a ser de grado 6, hubo prdidas de

vidas humanas y considerables daos materiales , lo que 1.- La saturacin cambia las propiedades fsicas de las

previno en general a los tcnicos de todo el mundo rocas del vaso.

sobre este tipo de fenmenos y desencaden una

mayor atencin al tema . 2.- La carga de agua induce reajustes y basculamientos

_ de los bloques que constituyen la base del embalse.

En Espaa la Presa de Camarillas ha sido

estudiada desde esta perspectiva por A . Garca Yage 3.- En algunas zonas donde-el estado tensonal es J

(1973 ), quien indica que se observaron 12 sismos muy crtico, la sobrecarga aadida puede originar que se

fuertes (de intensidades V y VI) que causaron alarma , dispare el fenmeno.

y daos menores como cada de objetos y pequeas

grietas , 55 fue rtes (de intensidades en torno a IV) y 4.- Efecto combinado de la disminucin de litologa

ciento catorce dbiles de intensidades II y III. Segn se efectivas por aumento de la presin del agua

dice en el a rtculo, de haberse dispuesto de filtrada por fallas , discontinuidades, etc. con la

instrumentacin adecuada el nmero de sismos habitual disminucin de la resistencia al corte a lo

detectados habra sido muy superior y seguramente largo de estos planos de debilidad.

habra pasado del millar.

En realidad las cuatro causas deben estar muy

El estudio de la informacin histrica disponible relacionadas entre s.

lleva a las siguientes apreciaciones : (Angel Prez Sainz

y Alfonso Lpez Arroyo , 1.975 ). En la prctica , durante las etapas de ca rtografa

e inspeccin geolgica del vaso , se debe prestar aten-

La energa liberada en terremotos producidos por el cin a los factores que se han indicado previamente

hecho de crear un embalse , puede ser muy como relacionados con la sismicidad inducida . En caso

considerable . Se han alcanzado magnitudes de que se sospeche que la. zona es propicia se debe

superiores a 6 en cuatro presas : Koyna, Cremasta , recomendar la instalacin de una red ssmica de

Karita , Hsinfeng -Kiang. auscultacin , para poder tener un seguimiento del

emplazamiento desde etapas anteriores a la construc-

2.- El fenmeno est ms relacionado con la altura del cin y llenado, y poder discriminar postpriormente si

agua embalsada que: cow el-propio volmen de existe actividad ssmica atribuble al llenado y determi-

embalse . Excepto unas pocas presas, entre ellas la nar su importancia.

de Camarillas con 36 m de altura , las restantes

sobrepasan los 100 m de altura . En cuanto a los 12 .3. GEOLOGIA Y EMPLAZAMIENTO DE PRESAS

volmenes , un lmite significativo parece estar en

torno a los 5.000 Hm

3.

12.3.1 Introduccin

3.- Los sismos se han favorecido por la existencia de Una vez repasados los problemas que suele

una tectnica fuerte en el vaso, fallas activas o de plantear la ejecucin de una presa es conveniente

heterogeneidades en el subsuelo. relacionarlos con los tipos de rocas en que se pueden

asentar . Algo de ello ya se ha ido citando en la propia

4.- No parece existir relacin directa entre la geologa descripcin de los problemas . Se pretende en este

del vaso y el incremento de actividad ssmica , ya apartado profundizar algo ms en el comportamiento de

que se han producido sismos en todo tipo de rocas. cada tipologa.

Incluso en suelos poco cementados.

5.- Resulta curioso que donde se han producido los

.J

. 12121

12.3.2 Presas sobre rocas igneas hormign por lo que en principio no deberan darse

problemas de deslizamiento en estribos o cimientos. Sin

Las rocas de tipo grantico son en principio embargo esto es as en formaciones de caliza masiva,

buenas para cualquier gran obra civil que sobre ellas se pero cuando se trata de calizas tableadas con capas de

desee ubicar . Sin embargo , es frecuente encontrar marga arcillosa en los interestratos lo ms probable es

profundidades de alteracin muy importantes (20 30 que el riesgo de deslizamientos sea elevado . En estos

m) en zonas desfavorables . Dependiendo de la litologa casos es necesario hacer un estudio detallado no

original los productos de alteracin pueden ser ms o solamente de la presa y su cimiento , sino de las

menos arcillosos con un contenido fundamentalmente cimentaciones de todos los rganos de desage,

caolintico de alteracin de feldespatos . El resultado aliviaderos , tomas inferiores o intermedias etc., as

final puede ser tpicamente un suelo residual como de las laderas del embalse , ya que en una u otra

comparable a una arena media o gruesa con finos, o ladera del embalse es probable que la estratificacin

incluso una arcilla con algo de arena , dependiendo de la tenga buzamientos desfavorables.

matriz presente . Normalmente se originan suelos

. permeables que para la ejecucin de presas requieren En cuenta a la permeabilidad estas rocas

alguna forma de tratamiento , estas pueden ser: pueden encontrarse en ptimas condiciones o en

psimas, segn que hayan sido afectadas o no por

Excavacin total de las zonas de alteracin en fenmenos de disolucin que den lugar a formaciones

busca del sustrato sano . Caso de presas de de tipo krstico.

gravedad.

En estos casos , los fenmenos pueden tener

Utilizar como tipologa de presa la de materiales poco desarrollo, estando constituidos por juntas abiertas

sueltos con alguna forma de pantalla de impermea - que pueden manifestar sntomas de recalcificacin y

bilizacin . que se pueden inyectar con lechada de cemento, o

tener un gran desarrollo dando lugar a cavidades cuya

Otro problema asociado con estas rocas es la inyeccin es poco menos que inviablQ , especialmente si

heterogeneidad de los niveles de alteracin , lo que entran en la categora de cavernas.

puede llevar a prospecciones detalladas en las que se

debe tener en cuenta la posible aparicin de bloques Cuando se da esta situacin puede ser mejor

sanos "colgados " dentro una masa completamente solucin sobreexcavar y rellenar a fondo que inyectar,

alterada . no obstante la solucin depende en cada caso-de las

circunstancias del mismo.

Los basaltos , si bien son rocas de excelente

calidad como cimentacin , pueden tener graves Otro problema asociado en el caso de los

problemas de permeabilidad por las juntas abie rtas , karsts muy evolucionados es la aparcicin de arcillas de

cavidades , tubos o incluso capas dbiles de cenizas decalcificacin . Su distribucin irregulary con

volcnicas que generan suelas arcillosos de alta espesores importantes que puede dificultar

plasticidad . En general son emplaimientos difciles de enormemente su limpieza y posterior sustitucin por

reconocer y sobre todo costosos . lechada de cemento, as como proporcionar problemas

asociados de asentamientos diferenciales si han sido

Otras rocas igneas como son las andesitas , mal detectadas y reconocidas , lo que como se puede

riolitas o piroclastos suelen proporcionar unas imaginar despus de lo visto no tiene porqu seruna

condiciones de emplazamiento ms homogneas . tarea fcil.

12.3.3 Presas sobre rocas calcareas y evaporitas En el caso de las formaciones yesferas la

situacin puede ser similar, al menos desde el punto de

Dentro de este tipo de rocas pueden darse todo vista de problemas de solubilidad y consiguiente

tipo de fenmenos , pudindose compo rtar de forma permeabilidad.

excelente o bien desastrosa en funcin de una serie de

condicionantes a los que se va a pasar revisin Desde el punto de vista de asentamientosel

seguidamente . problema viene derivado nuevamente dela solubilidad

que puede originar cavernas que en un momento dado

La caliza ofrece un elevado rozamiento con el pueden ceder dando lugar a fenmenos de colapso con

12122 OBRAS HIDRAULCAS

formacin de embudos o dolinas.areniscas con cemento dbil son muy susceptibles de

erosin o socavacin producida por los chorros de agua

Para que se den este tipo de fenmenos esprocedentes de desage o aliviaderos, lo que se debe

condicin necesaria que haya circulacinsubterrnea de tener presente en el momento del diseo para dejar

agua , lo que se da evidentementeen el caso que nos previstos las correspondientes estructuras de

ocupa. Por ello, si no hay ms remedio queconstruir un proteccin.

embalse de este tipo de terrenos, las medidas de

impermeabilizacin y sellado deben ser extensivas y Por todo lo visto es muy importante el estudio

cuidadosas. Por lo dems, como capacidad portante y estructural de todoel medio rocoso atendiendo funda-

desde el punto de vista de deformabilidaddel cimiento mentalmente a la disposicin de los planos de estratifi-

estas formaciones pueden ser perfectamente adecuadascacin en relacin con las direcciones de esfuerzos

especialmente si son masivas y sin sntomas de predominantes y a la existencia de rellenos arcilloso.

disolucin.

12.3.5 Presas sobre rocas metamorficas

Debemos mencionar lbs problemas asociados

con la presencia en el vaso de afloramientos salinos, Esta denominacin abarca una amplia gama de

cuya disolucin puede afectar a la calidad de las aguas rocas de comportamiento y caractersticcas distintas,

de riego o consumo. resultando de una gran variabilidad en su adecuacin

como emplazamiento de presas. Seguidamente se pasa

12.3.4 Presas sobre areniscas revista, de una forma logicamente muy general, a los

distintos grupos de rocas.

El trmino areniscas engloba a un gran nmero

de rocas de caractersticas diferentes en funcin del Las cuarcitas son normalmente rocas

cemento que une las partculas constituyentes de la resistentes y de excelentes condiciones para el

roca. As puede haber areniscas de grano fino o grano emplazamiento de presas. Como es habitual, nicamen-

grueso, dbil o fuertemente cementadas, con cemento te si presentan accidentes geolgicos de importancia,

calcreo ms o menos rico en carbonatos, etc., se puede verse comprometida su adecuacin.

comprende que el comportamiento geomecnico de

estas rocas sea muy variable en funcin de las El grupo de rocas relativo a esquistos, pizarras

caractersticas mencionadas, encontrndose desde y filitas puede presentar una variabilidad enorme. Suelen

areniscas friables, fcilmente tallables a mano, hasta encontrarse muy tectonizadas por esfuerzos de meta-

areniscas ferruginosas de grano fino y elevada morfismo regional, lo que se traduce en definitiva en

densidad. fuertes plegamientos y en una abundncia de accidentes

geolgicos de importancia. En otras ocasiones estn

Globalmente puede decirse que en principio son simultaneamente alteradas en profundidad, lo que en

rocas buenas para cimentar una presa si bien con conjunto puede hacer frncamente difcil el encaje deJ

algunos problemas tpicos. una presa de cualquier tipo.

En muchos casos esta.s7 rocas se pueden Este puede ser el caso de las cloritas o

encontrar con los planos de estratificacin ocupados esquistos sericticos, que caen francamente en el grupo

por pizarras arcillosas o simplemente por arcillas. En de rocas blandas y que son a priori rocas poco

estos casos el riesgo de que se produzcan "lisos", o deseables como emplazamiento.

deslizamientos planares segn los planos de relleno, es

altsimo, por lo que se deben extremar las precauciones Cuando se trata de pizarras sanas la situacin

durante las etapas de prospeccin ya sea de la cerrada puede ser netamente diferente, especialmente si las

o del embalse. discontinuidades se encuentran apretadas, selladas o

cementadas, en estos casos el emplazamiento puede

El problema se suele ver agravado porque al ser ser apto para albergar cualquier tipo de presa.

las areniscas ms permeables que los paquetes de piza-

rra con que se alternan, conducen el agua hacia los En cualquier caso hay que mencionar que los

contactos lubricndolos y dando lugar a un aumento de trabajos de excavacin y especialmente de voladura

riesgo de deslizamientos. deben ser cuidadoso, frecuentemente con tcnicas de

precorte, para evitar la apertura de discontinuidades a

Otra circunstancia a tener en cuenta es que las favor de la esquistosidad.

J

12/23

En este tipo de terrenos los tipos de embargo los rganos de desage , como los aliviaderos,

acondicionamiento de la cimentacin son los tradiciona - tomas, etc. al ser de hormign pueden sufrir de los

les: inyecciones de impermeabilizacin, en el caso de mismos condicionantes . Incluso puede darse el caso de

que interese mejorar las condiciones de filtracin bajo que una vez efectuadas las excavaciones se produzcan

cimiento o estribos , e inyeccin de consolidacin en el fuertes entumecimientos de las soleras de apoyo,

caso de que se trate de disminuir la deformabilidad y ligados a la descarga de tierras sobre un cie rt o nivel o

asegurar las condiciones de estabilidad . a las variaciones de humedad en arcillas con tendencia

a la expansividad.

Se pueden citar algunas roturas espectaculares

de presas sobre rocas metam rf icas . 12.3.6 Fallas y zonas de fractura

La presa de St. Francis en California , fall en Una de las fuentes de mayor cantidad de

1.928 ocasionando una ola de 38 m de altura y 236 problemas , ya sea en fase de diseo o de construccin,

vctimas . Se trataba de una presa de gravedad de 62 m son las fallas o zonas de fractura . Al ser zonas de

altura , cimentada a caballo sobre una formacin de debilidad favorecen los problemas de inestabilidad, si

micaesquistos y otra de conglomerados con cemento bien esto est relacionado con el tipo de milonita o

arcilloso-yesffero . El contacto de ambas formaciones materiales de relleno de la falla. Cuando se trata de

estaba fallado . La rotura comenz por un desencaje de materiales arcillosos es ms probable que se den fallos

la presa debido a deslizamiento sobre los planos de los relacionados con deslizamientos o asentamientos poco

micaesquistos , que buzaban hacia aguas abajo, seguido controlados que problemas de filtraciones localizadas;

de un lavado de la matriz de los conglomerados. por contra cuando la milonita es de tipo granular lo ms

probable es que se constituya como una zona de

Ms reciente y conocida es la rotura de la presa atraccin de flujo de agua.

de Malpasset , en Francia , que fall en 1.959,

destruyendo el pueblo de Frejus y ocasionando 400 Lgicamente , en uno u otro caso , la magnitud

vctimas . Se trataba de una presa de bveda cimentada de la situacin creada est asimismo relacionada con la

sobre gneisses . Por efecto de traccin se formaron posicin relativa de la falla dentro de la cerrada y del

grietas en el pie de aguas arriba de la presa, lo que tipo de presa . A lo largo de este captulo se ha puesto

facilit la infiltracin y consiguiente aflojamiento por de manifiesto la sensibilidad de unos tipos u otros de

alteracin de los gneisses . Sigui un cierto desliza - presas a los distintos accidentes geolgicos del

miento del cimiento con apertura de una grieta de 1 a emplazamiento , por lo que al relacionarlos con la

2 cm de ancho en el lado de aguas arriba de la presa . variada gama de fallas que se pueden dar, es fcil

Pa rte de la carga se transmiti al estribo izquierdo que suponer la extensa casustica posible en relacin con el

finalmente acab por romper cuando el agua alcanzaba tema.

el mximo nivel de embalse.

Una vez valorada la incidencia que la falla

Por ltimo, se puede incluir dentro del grupo de puede tener, para lo cual es posible que haya que gastar

rocas metamrficas a las rocas arcillosas diagenticas mucho dinero en prospecciones especiales - sondeos

entendiendose por tales aquellas que han sufrido una inclinados, galeras de inspeccin etc.' lo normal es

diagnesis impo rtante y/o un ligero metamorf ismo y que proceder a diversos tipos de tratamiento en funcin del

caen normalmente en la categora de rocas blandas . problema planteado . Someramente las actuaciones

Dentro de este grupo se pueden incluir las arcillas pueden ser:

preconsolidadas.

Sellados . Mediante inyecciones puntuales donde

Su comportamiento viene marcado por la sea factible o mediante sobreexcavin

deformabilidad , que es comparativamente alta en y posterior relleno con materiales

relacin a otras rocas . Esta caracterstica viene a limitar impermeables u hormign pobre.

la tipologa de presas que se pueden emplazar en este

tipo de terrenos . Normalmente es difcil admitir que una - Cosidos . Mediante anclajes de cable o bulonado

presa bveda pueda encajar , siendo ms factible las de

gravedad - si no son de mucha altura - y especialmente Atados . Mediante galeras de hormign fue rte-

las de materiales sueltos . En este ltimo caso puede no mente armadas que hacen un efecto

haber problemas por lo que respecta a la presa , sin de llave.

12124 OBRAS HIDRAULICAS

3

Actuaciones que esquemticamente se pueden En el segundo caso es preciso cortar el flujo de

ver en la figura 12 . 15. agua mediante pantallas de impermeabilizacin,

inyeccin etc. hasta tener la seguridad de que las

Otro problema relacionado en las fallas es su prdidas por filtracin estn dentro de lmites razonables

posible actividad tectnica , ya que pueden ser el origen (ver fig . 12.16).

de epicentros ssmicos en profundidad, especialmente

en zonas sismotect6nicas activas . En ambos casos el proceso puede ser costoso

y lgicamente debe ser conocida su viabilidad antes de

A este respecto , en opinin de Shrard et al acometer la obra, para lo cual se deberan llevar a cabo

(1.974), cualquier falla de importancia, situada en pruebas de inyeccin, de consolidacin , etc. en las

regiones que hayan tenido en algn momento actividad fases de estudios previos o proyectos.

ssmca debera ser considerada como potencialmente

activa , a no ser que se disponga de evidencias claras y 12.4. PRESAS DE MATERIALES SUELTOS

bien estudiadas en contra.

12.4.1 Definicin y tipos

12.3.7 Presas sobre suelos _

Las presas construidas mediante acumulacin

No deja de ser frecuente encontrarse con de materiales tales como suelos, escolleras , etc. reciben

cerradas amplias y espesores de recubrimiento aluvial el nombre de presa de materiales sueltos.

importantes , superiores por ejemplo a 10 m.

Estas presas pueden ser construidas con una

En estos casos y dependiendo del tipo de gran variedad de materiales , acomodando su tipologa

recubrimiento aluvial, los problemas pueden ser de a las posibilidades de encontrar los apropiados para su

varios tipos : construccin en el propio vaso, cerrada o

inmediaciones.

Cuando se trata de suelos finos poco consolidados

es esperable que se den grandes deformaciones , Si no son de mucha altura s pueden construir

por lo que nicamente algn tipo de presa de con un solo material , reciben entonces el nombre de

materiales sueltos podra tener encaje en estos presas homogeneas . En estos casos el material debe

casos . reunir unas cualidades de compromiso entre una baja

permeabilidad y unas condiciones resistentes suficientes

Cuando se trata de suelos granulares compactos es para admitir unos taludes de diseo no demasiado

ms probable que la problemtica venga derivada tendidos.

de la alta permeabilidad y de las consiguientes

filtraciones por el propio lecho cuaternario . En En los casos ms frecuentes no es factible la

principio podra se admisible algn tipo de presa de construccin homogenea por lo que las presas se J

gravedad , especialmente si-no es de gran altura . construyen con una variedad de materiales. En estos

casos la misin resistente queda a ; cargo de los

Las soluciones en ambos casos son I6gicamen- espaldones , situados tanto hacia aguas arriba como

te diferentes . En cualquier caso la primera alternativa es hacia aguas abajo. Se suelen construir con materiales

eliminar el recubrimiento y buscar un sustrato compe- granulares de elevado coeficiente de rozamiento como

tente , lo que pasa necesariamente por una evaluacin por ejemplo gravas naturales , escollera procedente de

econmica de la solucin . Si esto no es posible y sin canteras o de las propias excavaciones relacionadas con

embargo se decide seguir adelante con el proyecto de la presa , zahorras que puedan existir en el vaso, etc.

la presa entonces se entra en alguna de las situaciones

siguientes : La misin impermeabilizante se confa a un

ncleo de materiales finos de baja permeabilidad, tales

En el primer caso es preciso acomodar el como arcillas, arcillas limosas , etc., que quedan alberga-

proceso constructivo de manera que casi la totalidad del dos dentro de los espaldones resistentes de presa. En

asiento se produzca durante las etapas constructivas y funcin de cual sea su permeabilidad as ser el diseo

siempre antes del llenado, para lo cual puede ser preciso del ncleo en cuanto a su espesor y disposicin.

acometer alguna medida de aceleracin del proceso de

consolidacin , mediante drenes verticales o similares.

12!25

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- VIGAS EN LADERAS

PRESA DE EL ATAZAR. ESTABILIZACION DE LA LADERA IZQUIERDA

MEDIANTE VIGAS ANCLADAS.

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Margen izquierda \ `..

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63 Anclajes BBRY de 140 1

Buzamiento de les diactetg.

0 10 20 3040 50 m noca : Pizarras

Presa de la Concepcin - Mlaga

EJEMPLO DE COSIDO MEDIANTE ANCLAJES.

Anclaje del estribo margen izquierda.

Fig, 12. 15.- Ejemplos de estabilizacinde laderas en las Presas de el Atezar

y

La Concepcin.

12126 OBRAS HIDRAULICAS

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a) ZANJAS RCLLCNAS DE MATERIAL Poco - 'v) CORTINA OL INYECCIONCS

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Fig. 12.17.- Seccin tipo de presa homogenea de escollera con pantalla asfaltica - Presa de Huesna

SECCION TIPO

(1) NUCLEO IMPERMEABLE

-

(2) FILTRO

1

(3) DRENES

(4) CONGLOMERADO

--' (5) ESCOLLERA

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Fig. 12 . 18: Seccin tipo de presa ncleo vertical - Presa de Yeguas.

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Fig. 12.19.- Seccin tipo de presa con ncleo inclinado - Presa de Arenos.

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SECCION TIPO

(1) ARCILLA PLASTICA q ..p

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(2) ARCILLA MENOS PLASTICA

(3) FILTRO

(4) FILTRO GRUESO

(5) TRANSICION

(6) TRANSICION GRUESA

(7) ESCOLLERA DE PROTECCION

(8) DRENAJE

Fig. 12.20.- Seccin compleja de la Presa de Barbeta,

12128 OBRAS HIDRAULICAS

12.4.2 Problemas especiales de las pruebas de materia- Con espaldones resistentes de roca excelente y

les sueltos angulosa se pueden forzar los taludes hasta

1.5H/V.

a.- Estabilidad

- El talud de aguas arriba suele ser ms tendido que

Como se ha dicho toda presa debe ser estable de aguas abajo.

frente al empuje del agua que almacena. En esta tipolo-

ga, este concepto no se refiere solamente a la estabili- - En presas de altura superior a 30 m se pueden

dad global de la presa , sino tambin a la estabilidad de disear con taludes variables, dejando bermas cada

los taludes con que se construye la misma . cierta altura.

El problema es anlogo al que se da en taludes En presas de altura importante debe prestarse

de otras obras de tierra , los mtodos de clculo son tambin atencin a las sobrepresiones intersticiales

idnticos y por ello no se entra en el detalle de los asociadas con la construccin al ir aumentando la

mismos en este apartado . nicamente se hacen las sobrecarga de tierras . Deben realizarse los opo rtunos

siguientes obse rvaciones : clculos de estabilidad adoptando hiptesis razonables . J

sobre el porcentaje de la tensin vertical total retenido

Se deben tantear hipotticas lineas de rotura no por el agua en los poros del suelo (parmetro u/g,,,

solamente circulares sino combinadas a favor de los funcin de la permeabilidad del suelo ). Si no se

contactos entre ncleo y filtros, en su caso, o a consigue un coeficiente de seguridad mtnimo de 1,x, el

travs de las zonas de mnima resistencia . diseo debe incorporar elementos de disipacin de

presiones como capas drenantes horizontales.

Se deben considerar las hiptesis de desembalse

rpido.Otros problemas ligados a la estabilidad de la

presa son los relativos a los . daos superf iciales

El fenmeno de desembalse rpido se produce producidos por el oleaje debido al viento en embalses de

en las pocas en las que en funcin de su uso el agua gran longitud o fetch, que pueden acabar por daar los

desciende de nivel en el embalse a una velocidad mayor espaldones mediante lavado y remocin de tierras. Para

que la que permitira la disipacin de presiones evitarlo , en presas no de escollera , se recubre el talud

intersticiales en los materiales que componen la presa . de aguas arriba con un manto de algunos centmetros

El agua intersticial queda " colgada" en los poros del de espesor de material granular de tamao medio, tipo

suelo y proporciona una situacin desfavorable desde el gravas gruesas, conocido en trminos de presa como

punto de vista de estabilidad . Lgicamente , cuanto ms rip-rap.

impermeables son los materiales peor es la situacin, ya

que el drenaje del agua intersticial se produce de forma b.- Fracturacin Hidrulica y Fisuracin

ms lenta . De una forma aproximada se puede valorarJ

la sensibilidad frente al des%nbalse rpido con la Las presas de materiales sueltos con distintas

siguiente tabla ( Sherard et al V.9(17). zonas y especialmente las del ncleo verxipal pueden ser

susceptibles de experimentar el fenmeno conocido

Permeabilidad Condicincomo fracturacin hidrulica.

menor que 5 x 10

-7

cm/s No disipa presiones En este tipo de presas debido a que los

hasta 5 x10-e

cm/s Hay alguna disipacin materiales que componen el ncleo , filtros y espaldones

hata 5 x 10'5 cm/s Hay disipacin apreciable tienen caractersticas muy diferentes , es posible que el

ms de 5 x 10-5 cm/s Hay disipacin completa ncleo tienda a asentar relativamente ms que los

espaldones , por la mayor rigidez de estos . Si el ncleo

Algunos rdenes de magnitud e ideas relativas es estrecho puede quedar "colgado " por efecto arco

a los taludes de diseo de este tipo de presas son los entre ambos espaldones disminuyendo considerable-

siguientes :mente su presin efectiva ve rt ical que resulta ser

mucho menor que la correspondiente carga de tierras.

Los taludes pueden oscilar entre 2H/1 V y 4H/1 V en Cuando despus de la construccin se procede al

la mayora de los casos en funcin del tipo de llenado y se establece la red de corriente en el ncleo,

material constituyente de la presa y del cimiento de es posible que en algunas zonas de este la presin

la misma .hidrosttica del agua sea de magnitud anloga a la

J

12!29

presin efectiva existente . En estas zonas el agua En el otro extremo se encuentran las arcillas de

puede por tanto romper el material ncleo y originarse alta plasticidad en las que difcilmente se dan estos

fisuras a travs del mismo . problemas.

Este problema , si bien no es extrictamente de En el apa rtado de estudio de materiales se

ndole geolgica, sino relacionado preferentemente con profundizar ms en los tipos de suelos susceptibles de

el diseo y la puesta en obra del material del ncleo , se fisuracin.

cita porque tiene tambin que ver con el tipo de

material y con las caractersticas del mismo . Adems de las fisuraciones generadas en el

cuerpo de la presa por la diferente deformabilidad entre

Como se ver en el apa rtado de estudios de el nucleo y los espaldones , hay diversas circunstancias

materiales existen cie rtos grupos de suelos impermea- en que pueden producirse problemas de este tipo en

bles que tienen ms susceptibilidad a este tipo de distintas zonas de la presa.

problemas.

Normalmente se trata de fisuras debidas a

La causa anteriormente citada no es la nica deformabilidad diferencial de l presa por lb geometra

que puede producir fisuracin en el ncleo . A parte de de la cerrada , generndose tracciones que no son

ella cualquier deformacin diferencial en el seno del resistidas por el suelo compactado . En las figs. se

mismo puede ser causa de que se desarrollen grietas o dan algunos ejemplos ( S. Uriel xxxx ). Este problema se

fisuras, especialmente si el material que constituye el plante por ejemplo en la presa de Canales (Granada),

ncleo no tiene la suficiente flexibilidad como para disponindose un "armado" de la pa rte superior de la

acomodarse a la deformacin impuesta . misma mediante geotextiles.

Esta ltima condicin est ntimamente relacio-

nada con la naturaleza del material y con el proceso de

puesta en obra . Aclaremos este punto.

Como es sabido , para una cie rta energa de

compactacin , existe una humedad - denominada

humedad ptima - que produce la mxima densidad del

suelo compactado.

Normalmente , para buscar la mxima resisten-

cia, los suelos se compactan cerca del nivel de

humedad que proporciona la mayor densidad.

Si se compactan con humedades mayores a la

ptima surge el problema de qe drante la compacta-

cin se generan altas presiones infrsticiales en el agua

de suelo , lo que puede dar una desfavorable situacin

de inestabilidad , por ello, la compactacin se suele

Por ltimo, citar que la fisuracin puede darse

realizar algn punto (en tanto por ciento ) por debajo detambin en los contactos con obras de fbrica , debido

la humedad ptima .

en estos casos a dificultades de compactacin en estos

puntos y a problemas de asientos diferenciales por

En estas condiciones cie rtos suelos quedan conheterogeneidad de comportamiento entre unas zonas y

una estructura muy frgil, poco plstica , que no

otras.

sopo rtan una cierta deformacin sin fisurarse.

c.- Tubificacidn o sifonamiento

Los materiales ms propicios a desarrollar esta

problemtica son los limos finos, de granulometra

En literatura tcnica anglosajona se le

uniforme, con baja plasticidad , as(como algunas arcillas

denomina " piping". Se trata de un fenmeno estrfcta-

de baja plasticidad .

mente ligado a la mineraloga del suelo y a la qumica

del agua embalsada , por el cual una filtracin en un

12130 OBRAS HIDRAULICAS

punto localizado puede ir agrandando hacia aguasarriba Tambin es tpico este problema en los

el camino del agua , degenerando en un "tubo "de contactos entre secciones de presa realizadas en

grandes dimensiones que puede provocar la rotura total hormign ylas construidas con materiales sueltos, con

del ncleo . No todos los suelos son susceptibles deel reciente ejemplo de la Presa de Tous (Foto). Se

experimentar este fenmeno , en algunos la filtracin no conocen tambin muchas presas en que la erosin se

es capaz de engrosar su propia va de agua , solo en produjo a lo lardo de conductos alojados en el cuerpo de

aquellos conocidos como dispersivos se da con claridad las mismas (por ejemplo conductos de toma y desage),

el fenmeno citado . por deficiente compactacin del relleno en torno a los

mismos o por fugas al abrirse las juntas o fallar su

Como se ver adelante existen una serie de estanqueidad.

parmetros de identificacin que permiten sospechar si

un suelo tiene caractersticas dispersivas, no obstante

es muy utilizado el ensayo denominado Pin-hole que

consiste en hacer pasar agua a_travs de un agujero de

pequeas dimensiones en una probeta de suelo,

J

observndose si sale limpia, claramente turbia y con

material disuelto , o si simplemente sale con un poco de

turbidez . El ensayo permite clasificar al suelo con

dispersivo , no dispersivo o dudoso.

Es conocida la rotura de la presa de Teton

(Idaho , 1976 ), en la cual se observ una pequea

mancha de humedad , aguas abajo, que fue aumentando

a lo largo de los das hasta proporcionar un pequea

filtracin . En el interior del ncleo, sin embargo, si haba

creado un tnel de grandes dimensiones (2 m de dime-

tro por 10 m de largo ) que en un momento dado cedi

produciendo un asiento sbito en esa zona de la presa,

la cual se vaci completamente en cuestin de horas .12.4.3 Estudios de materiales

Este problema tambin puede caracterizarseEn presas de materiales sueltos es bsico

como una erosin interna del material debido a las altasefectuar un estudio de materiales que sea acorde con la

velocidades asociadas a gradientes impo rtantes enproblemtica supuesta en apartados anteriores. De

zonas de alta permeabilidad , bien por condicioneshecho, la seccin de la presa debe adaptarse a los

granulomtricas o por defectos de puesta en obra . En lamateriales disponibles en calidad y cantidad , siendo

J

fig. se aprecian zonas de una presa donde porfrecuente el caso en que una incorrecta cubicacin de

dificultades de compactacin o-reduccin de tensioneslos yacimientos ha llevado a cambiar el tipo de presa o

verticales es posible la aparicih cf estos fenmenos .a incrementos de coste por mayores': distancias de

transpo rte.

Por ser el ncleo la pieza clave de este tipo de

presas y por tener una problematica especial, nos

vamos a referir concretamente a las propiedades que

deberan tener los materiales usados en su

construccin.

En resumen las propiedades deseables seran:

Una cierta resistencia . Si bien no es condicin

excluyente ya que se puede compensar con altera-

ciones de diseo de la presa (ejemp .: aumentando

los espaldones resistentes).

J

12/31

Deformabilidad dentro de cie rtos lmites . Si son grosores de ncleo, espesores de zonas de transicin,

muy rgidos pueden fisurarse . Si son muy deforma - localizacin de drenes, etc.

bles puede hacer despegues de los espaldones o

zonas de transicin . En la bibliografa citada se puede profundizar

ms en cualquiera de estos aspectos , recomendndose

Impermeabilidad . Se comprende que es una condi - especialmente el libro de Sherard et al. "Earth and Earth

cin imprescindible si bien puede variar entre - rocks dams".

cie rtos lmites . Middlebrooks ( 1930 ) clasific los

suelos en funcin de su permeabilidad como: Por lo que respecta a las escolleras se han

buscado tradicionalmente rocas sanas , no friables ni

Suelos impermeables k < 10"1 cm/s meteorizables , no lajosas, suficientemente bien

Suelos semi-impermeables k de 10` a 10` cm/s graduadas , con menos del 15% inferior a 2 mm, y de

Suelos semi -permeables k de 10` a 5,1'3 cm/s elevado rozamiento interno . En la Tabla 12.5 (Marsal y

Permeables k de 5, 1 -3 a 5, 1 - Zcm/s Resendiz , p. 262) se indican algunos criterios para la

Muy permeables k de 5,10'2 cm/s seleccin de escolleras.

En ncleos de presa no deberan usar suelos

con permeabilidad mayor de 10'5, aunque siempre

se puede combinar menor permeabilidad con ncleo

ms estrecho y viceversa.

Resistencia a la fisuracin. Para lo cual tambin se

tendr en cuenta la tabla 12.4.

- Resistencia a la tubificacin . Para lo cual se tendr

en cuenta la tabla 12.4.

Dicha tabla est obtenida de datos de Sherard

et al. En cualquier caso la eleccin de un material

determinado siempre supone una eleccin de compromi-

so entre las necesidades expuestas y las caractersticas

del mismo.

Por ejemplo, una arcilla de alta plasticidad ser

probablemente muy impermeable , poco susceptible de

fisuracin o tubificacin , pero tendr en su contra una

alta deformabilidad , baj resisencia y quiz problemas Debe observarse que las' ` condiciones

prcticos de puesta en obra . granulomtricas son imposibles de establecer a partir de

las prospecciones habituales (sondeos ) de canteras,

Un limo fino de baja plasticidad ser siendo necesario realizar voladuras de prueba para

probablemente impermeable , de resistencia media y conocer los tamaos y fragmentacin alcanzables con

compresibidad baja, y sin embargo ser muy sensible a distintos esquemas y cargas . Frecuentemente estas

fisuracin y/o tubificacin. pruebas, al igual que las de puesta en obra y

compactacin se realizan una vez iniciados los trabajos

Una grava arenosa con finos plsticos ser de construccin.

resistente , fcil de poner en obra , no muy deformable,

resistente a fisuracin y tubificacin, y quiz no muy En los ltimos tiempos existe una tendencia

impermeable o algo permeable. cada vez mayor al empleo de materiales marginales o de

baja calidad, aceptando salvo excepciones los

Por ello, la disponibilidad de materiales disponibles en la zona.En la revisin realizada por Justo

condicionar en muchos casos la tipologa de la presa el al. (1986) se citan presas realizadas con lutitas,

de materiales sueltos y su diseo , pudiendo inclinar el argilitas, esquistos micceos, pizarras lajosas , areniscas

mismo hacia presas de tipo homogeneo , heterogeneo , friables y rocas mas o menos alteradas. En principio

12132 OBRAS HIDRAULICAS

Tipo Tipo de sueloClasificacion Resistencia a la fisura - Resistencia a la Consecuencia de un

de decin compactadas del tubificacin mal control de

mate ri a)Casagrande lado seco compactacin

1 Arenas y graves sc ,$M Resistencia alta. Solo Resistencia Escasa.

con finos plsti- GC,GM se pueden ficurar bajo intermedia. Se puede

cos. condiciones extremas . aumentar con

IP = 8 - 15 compactacin alta y

% arcilla 5-30 cuando los finos estn

cercada IP = 15

II Arenas y gravas GM y SM Resistencia media . Se Resistencia media o Riesgo medio de que

con finos no puede mejorar con baja mejorable con se den fallos por fisu-

plsticos. compactacin pesada . compactacin pesada . racin . Ms probable

IP = 0-8 por tubificacin.

1

% arcilla 0-15

111 Finos inorgni- ML Poca resistencia gran Si estn bien Riesgo muy alto.

cos y limos are - ML-SC susceptibilidad. graduados e IP 6 la

nosos de baja ML-SM resistencia es media.

compresisidad ML-CL Si con uniformes e

IP = 1-10 IP 6 la resistencia es

% arcilla 0-25 mnima.

IV Limos inorgni- CL Resistencia baja y la Resistencia alta si Riesgo mayor de

cos y arcillas de ML mayor susceptibilidad pis. romper por fisuracin

plasticidad media si IP 15 y Dw 0,02 y en algunos casos

IP = 10 a 25 mm por tubificacin.

% arcilla 10-40

Resistencia aceptable Resistencia alta si Escasa.

si IP 15 y Dso 0,02 IP 15.

mm, aunque pueden

ser materiales muy

deformables.

V Arcillas inorgni- CH Muy alta resistencia . Resistencia muy alta y Muy escasa.

cae de alta plasti - CL-CH Materiales muy defor- poco afectada por

cidad . mebles . compactacin dbil. J

IP = 25 a 40

% arcillas = 30

cualquier material no evolutivo es utilizable si , a partir cada una de ellas. Estos estudios suelen hacerse a partir

de los oportunos ensayos de resistencia, deformabilidad de fotogeologta, reconocimientos de campo y

y permeabilidad se establece un diseo adecuado y se eventualmente un nmero limitado de prospecciones,

especifican correctamente las condiciones de puesta en generalmente encaminadas a determinar potencias de

obra. aluviales, profundidad de la roca y condiciones de

permeabilidad.

12.5. ESTUDIOS PREVIOS, RECONOCIMIENTOS Y

ENSAYOS Una vez seleccionada la cerrada mas idnea se

procede a los estudios de detalle, los cuales suelen

Como cualquier otra estructura el proyecto de comprender:

las presas debe ir precedido de diversos estudios de tipo

geolgico. Frecuentemente se hacen estudios de viabili- 1) Cartografa geolgica de detalle de la cerrada a

dad encaminados a la seleccin de emplazamientos, escala 1 /xxx y del vaso a escala 1 /xxx. (ver

analizando en una determinada zona las cerradas Pliegos)

existentes y los embalses que pueden conseguirse en

12/33

2) Prospecciones en el eje de la futura presa y en las hidrulica tramos estancos de galera.

secciones transversales mas significativas, as

como en las estructuras auxiliares (aliviadero, tnel Los sondeos sirven para una determinacin

de desvo, central,torre de toma,etc.) si bien estas precisa de la estratigrafa y estructura de la cerrada as

ltimas no suelen estar definidas hasta las ltimas como para establecer

fases del proyecto.

- la calidad de la roca a travs de indices como el

Normalmente se utilizan sondeos mecnicos RQD

separados no mas de 50 m, con un mnimo de 5 - la permeabilidad del macizo, mediante ensayos

por cerrada. La longitud debe ser suficiente para Lugeon o similares

definir correctamente el sustrato de apoyo y la zona - caractersticas geomecnicas, por medio de

de eventuales tratamientos, recomendndose ensayos in situ (p. ej. dilatmetros ), geofsica de

valores no inferiores a la altura de agua en cada sondeo (ensayos cross-hole o down-hole),etc.

punto. - - propiedades diversas, a travs de diagrafas,

tomografas, etc.

3) Perfiles geofsicos, de tipo ssmico o elctrico para

correlacionar los sondeos anteriores, separar las Comentaremos con mas detalle algunos de los

distintas calidades de roca y permitir una ensayos mas especficos utilizados en el proyecto de

estimacin indirecta de los mdulos de presas.

deformabilidad.

a.- Pruebas de permeabilidad. Ensayo Lugeon

4) Galeras de reconocimiento para observar rocas,

contactos o accidentes de difcil testificacin, as De los diversos ensayos de permeabilidad que

como para tomar muestras de calidad para su se pueden efectuar a presin en un sondeo, el de mayor

ensayo en laboratorio. utilizacin es el Lugeon, por lo que habitualmente se

habla de "tantos lugeones de permeabilidad".

5) Pruebas y ensayos in situ, generalmente para

determinar propiedades mecnicas a gran escala. Un Lugeon es el caudal de agua que admite el

Suelen hacerse en excavaciones ex professo o en terreno de prueba (I/m/min) efectuados a una presin de

las galerias antes mencionadas. Los ensayos mas 10 kp/cm2, y viene a equivaler a una permeabilidad de