Citation preview
Estudio geotécnico-hidrológico de un terraplén de AFE en la ciudad de Paso de los Toros
Diagnóstico y lineamientos para el anteproyecto de reparación
Dirección: Dr. Ing. Alvaro Gutiérrez (IET) Estudios hidráulicos e hidrológicos: Dr. Ing. Luis Teixeira (IMFIA) Bach. Guillermo López (IMFIA) Estudios geotécnicos: Dr. Ing. Alvaro Gutiérrez (IET) MSc. Ing. Leonardo Abreu (IET) Bach. Sebastián Viurrarena (IET)
Abril 2003
Indice 1 Generalidades .............................................................................................................................. 3
2 Estudio hidrológico e hidráulico................................................................................................... 3 2.1 Metodología .............................................................................................................................................................. 3 2.2 Análisis del evento extremo previo........................................................................................................................... 4 2.3 Análisis de la lluvia acumulada en los meses previos............................................................................................... 5 2.4 Comentarios del estudio hidrológico ........................................................................................................................ 9
3 Estudio Geotécnico ...................................................................................................................... 9 3.1 Metodología.............................................................................................................................................................. 9 3.2 Relevamiento topográfico de perfiles tipo ................................................................................................................ 9 3.3 Estudio de suelos ...................................................................................................................................................... 9 3.4 Estudio de la estabilidad del terraplén .................................................................................................................... 11
4 Propuesta de solución.................................................................................................................. 13
Anexo ............................................................................................................................................ 15
Terraplén de AFE – Paso de los Toros IET – Facultad de Ingeniería
2
ESTUDIO GEOTÉCNICO-HIDROLÓGICO DEL TERRAPLÉN DE AFE EN LA CIUDAD DE PASO DE LOS TOROS 1 Generalidades La siguiente propuesta se realiza ante la solicitud de AFE de que Facultad de Ingeniería asesore al mencionado organismo sobre la reconstrucción del terraplén de la vía Montevideo-Rivera en el km 275.5 próximo a la ciudad de Paso de los Toros. - Diagnóstico y anteproyecto de reparación de falla del terraplén. Evaluación general de las condiciones de seguridad del mismo. - Caracterización de la situación hidrológica e hidráulica ocurrida en el período precedente a la falla, con la finalidad de cuantificar la severidad de los eventos hidrológicos que pueden haber establecido condiciones desfavorables para la estabilidad. - Caracterización geotécnica en base al estudio hidrológico e hidráulico para estimar las condiciones del terraplén que motivaron su falla. - Propuesta de una solución a los problemas presentados a nivel de anteproyecto. 2 Estudio hidrológico e hidráulico 2.1 Metodología La caracterización de la situación hidrológica e hidráulica que determinó la falla ocurrida, se analizó desde dos puntos de vista: a) Análisis del el evento de lluvia extremo ocurrido en el período precedente inmediato a la falla. Se analizaron los datos de lluvia diarios del pluviómetro de la ciudad de Paso de los Toros en los días previos al deslizamiento del terraplén, ocurrido el 20 de mayo de 2002 y se determinó el evento que pudo haber incidido puntualmente en la falla del terraplén. Una vez identificado ese evento, se analizaron los datos horarios del pluviógrafo de la ciudad de Paso de los Toros pertenecientes a la tormenta identificada. Estos fueron comparados con los datos estadísticos de intensidad-frecuencia-duración existentes para esa zona. De esta manera se cuantificó la severidad del evento hidrológico inmediato, que puede haber establecido condiciones desfavorables para la estabilidad. b) Análisis de las lluvias acumuladas en el período previo a la falla. La incidencia de la situación hidrológica e hidráulica en el terraplén se vincula a la posible saturación del mismo, lo que conlleva un aumento de la presión de poro y consecuentemente una disminución de su resistencia a los esfuerzos de corte que se originan en su interior. Los tipos de suelo presentes en el terraplén, fundamentalmente suelos finos (de tipo arcilloso), determinan que los procesos de saturación y posterior salida del agua del cuerpo del terraplén sean procesos que se desarrollan en períodos que pueden durar entre uno y tres meses, aproximadamente. En este sentido debe pensarse en situaciones de lluvias acumuladas importantes a lo largo de esos períodos, que puedan determinar la saturación del terraplén a partir de la infiltración de la precipitación. Con el fin de establecer la magnitud de las lluvias acumuladas en los meses previos a la falla y así determinar una posible situación particularmente severa en el sentido antes señalado, se Terraplén de AFE – Paso de los Toros IET – Facultad de Ingeniería
3
procedió al análisis en términos estadísticos de las lluvias acumuladas durante el mes anterior a la falla (mayo 2002) y durante los tres meses anteriores a la falla (marzo, abril y mayo 2002). Esos valores se compararon con el resto de los datos disponibles de valores de lluvia acumulados, mensuales y trimestrales. 2.2 Análisis del evento extremo previo. Los datos diarios de lluvia del pluviómetro, de la ciudad de Paso de los Toros, entre los días 10 y 20 de mayo de 2002, se presenta en la Tabla 1. Tabla 1. Registros diarios del pluviómetro de la ciudad de Paso de los Toros. Día Registro (mm)
10/5 0
11/5 0
12/5 71.3
13/5 0
14/5 75
15/5 4.2
16/5 1.2
17/5 1.3
18/5 0
19/5 0.4
20/5 0.4
En los 10 días previos a la falla, se observan dos eventos con registros de importancia: el día 12/05/2002 una lluvia de 71.3 mm y el 14/05/2002 con 75 mm precipitados. A estas dos lluvias de importancia se les realiza un análisis estadísticos en base a las curva Intensidad-Duración-Frecuencia, con el motivo de determinar la frecuencia con la que ocurren eventos de esta naturaleza. Para esto es necesario la duración y la intensidad de cada tormenta, la que se obtiene de los datos del pluviógrafo de la ciudad de Paso de los Toros. En las Tabla 2 y 3 se señalan los registros horarios del pluviógrafo de la ciudad de Paso de los Toros para las dos tormentas de interés. Tabla 2. Registro horario del pluviógrafo del 12/05/2002. Hora Registro (mm)
12:00 3.1
13:00 24.2
14:00 18.2
15:00 13.9
16:00 7.8
17:00 4.1
Total 71.3
Tabla 3. Registro horario del pluviógrafo del 15/05/2002. Hora Registro (mm)
4:00 30.8
5:00 29.2
6:00 3.4
7:00 2.4
8:00 0.7
9:00 0.1
Total 66.8
13:00 0.1
14:00 0.6
15:00 1.0
16:00 0.6
Total 2.3
Aclaración: Los registros diarios de los pluviómetros son tomados a las 7:00 horas del día siguiente, por lo que esta lectura excluye las precipitaciones ocurridas en las primeras 7 horas del día e incluye las ocurridas en las primeras 7 horas del día siguiente. Esto explica que no sea coincidente el registro del pluviógrafo acumulado el día 15/05/2002 con el registro del pluviómetro el mismo día. Sobre la base del análisis de los datos del pluviógrafo, se pueden considerar dos posibilidades: la ocurrencia de dos tormentas, una el 12/05/2002 y otra el 15/05/2002, o la ocurrencia de tres tormentas, una el 12/05/2002 y dos el 15/05/2002. Para cada una se puede determinar la duración y la intensidad, y a partir de estas el periodo de retorno (TR) asociado a la misma, esto es señalado en la Tabla 4.
Tabla 4. Duración, intensidad y Periodo de retorno (TR) de las tormentas previas a la falla del terraplén. Tormenta Duración (horas) Intensidad (mm) TR (años)
12/05/2002 6 71.3 2.5
Terraplén de AFE – Paso de los Toros IET – Facultad de Ingeniería
15/02/2002 10 69.1 1.8
15/05/2002 (1ª) 6 66.8 2.4
15/05/2002 (2ª) 4 2.3