Taludes y Excavaciones. Cuando la superficie del terreno no es horizontal existe un componente del peso que tiende a provocar deslizamientos del suelo, como se aprecia en el diagrama .1e fuerzas de la Fig. l.12a. Si, a lo largo de una superficie potencial de deslizamiento, los esfuerzos tangenciales debidos al peso propio o a cualquier otra causa (como agua de filtración, peso de una estructura o de un terremoto) superan la resistencia al corte del suelo, se produce un deslizamiento de una parte del terreno. Exi sten muchos casos en los taludes naturales, terraplenes compactados y excavaciones, en que el ingeniero debe estudiar la estabilidad de un talud, comparando los esfuerzos tangenciales con la resistencia al corte a lo largo de una superficie de deslizamiento potencial, es decir, deberá realizar un cálculo de estabilidad. La Fig. 1 .12a muestra un talud natural sobre el cual se ha construido un edificio. El incremen to de esfuerzos tangenciales provocado por el edificio y la posible disminución de la resistencia al corte del terreno por el agua infiltrada desde aquel puede ocasionar una falla del talud, el cual pudo ser estable durante muchos años antes de la construcción. Deslizamientos de este ti po son frecuentes en la zona de Los Angeles, Cal. La presa de tierra que aparece en la Fig. 1.8 tiene un núcleo de tierra compactado cuya estabilidad fue necesario estudiar. Durante el proyecto de esta presa se compararon los esfuerzos tangenciales con la resistencia al corte para diversas superficies potenciales de deslizamiento que pasan por el núcleo arcilloso. Las Figs. 1.12b y c muestran excavaciones para un edificio y una conducción. L excavación para el edificio es una excavación apuntalada o entibada y la de la conducción es una excavación sin apuntalar, en zanja. Al proyectar debe comprobarse que no se supera la resistencia al corte del talud, ya que esto daría lugar a un derrumbe hacia el interior.
Figura 1.12 Taludes y Excavac Excavaciones iones a) Talud Natural b) Excavación Excavación para Edificio c) Zanja para una conducción conducción d) Canal.
La Fig. 1.12d muestra el esquema de un canal. Generalmente los canales se construyen excavando el terreno natural aunque a veces se construyen con bordos compactados. Los taludes laterales del canal deben tener suficiente seguridad contra un deslizamiento del tipo ya descrito y contra los efectos del agua que circula por el interior. Si no se dispone de una protección adecuada contra la corriente de agua, los costeros del canal pueden sufrir erosión, lo cual hace necesario eliminar continuamente el azolve del canal y puede originar un deslizamiento general de los taludes.
POSTRASVASE TAJO-SEGURA Tramo III. Alhama - Lorca Desde la salida de la Impulsión, hasta el Partidor de Lorca, con una longitud total de 41 km continua el canal en régimen libre. Quedando el trazado de la siguiente forma:
CANAL DE CIELO ABIERTO
Longitud Anchura Talud costeros Altura Calado de Pendiente Caudal de régimen 10 m³/seg.
31,80 solera
m. m (V) m. m. 0,00025
3 3 1,95 régimen
(H)/2 1,63
TÚNEL Nº 1
Longitud Sección circular Espesor revestimiento 40 cm.
411,4 diámetro
interior
3
m. m.
Elementos Geométricos de la Sección Transversal de un Canal os elementos geométricos son propiedades de una sección de canal que pueden ser definidos por completo por la geometría de la sección y la profundidad de flujo. Estos elementos son muy importantes y se utilizan con amplitud en el cálculo de flujo. Para secciones de canal regulares y simples, los elementos geométricos pueden expresarse matemáticamente en términos de la profundidad de flujo y de otras dimensiones de la sección. Para secciones complicadas y secciones de corrientes naturales, sin embargo, no se puede escribir una ecuación simple para expresar estos elementos, pero pueden prepararse curvas que representen la relación entre estos elementos y la profundidad de flujo para uso en cálculos hidráulicos. La forma mas conocida de la sección transversal de un canal es la trapezoidal, como la que se muestra en la Figura 3-3.
donde: y = tirante de agua, altura que el agua adquiere en la sección transversal b = base del canal o ancho de solera T = espejo de agua o superficie libre de agua H = profundidad total del canal H-y = borde libre C = ancho de corona θ = ángulo de inclinación de las paredes laterales con la horizontal
A continuación se dan las definiciones de varios elementos geométricos de importancia básica.
Talud “Z”: Es la relación de la proyección horizontal a la vertical de la pared lateral (se llama también talud de las paredes laterales del canal). Es decir Z es el valor de la proyección horizontal cuando la vertical es 1, aplicando relaciones trigonométricas según Figura 3-3, se tiene:
Tirante de agua o profundidad de flujo “y”: Es la distancia vertical desde el punto más bajo de una sección del canal hasta la superficie libre, es decir la profundidad máxima del agua en el canal. Ancho superficial o espejo de agua “T”: Es el ancho de la superficie libre del agua. Área mojada o área hidráulica “A”: Es la superficie ocupada por el líquido en una sección transversal normal cualquiera. Perímetro mojado “P”: Es la parte del contorno del conducto que está en contacto con el líquido. Radio hidráulico “R”: Es la relación del área mojada con respecto a su perímetro mojado, el radio hidráulico es la dimensión característica de la sección transversal, hace las funciones del diámetro en tuberías.
Profundidad hidráulica “D” o profundidad media “ y ”: Es la relación entre el área hidráulica y el espejo de agua.
Factor de sección para el cálculo de flujo crítico: Es el producto del área mojada y la raíz cuadrada de la profundidad hidráulica
