Geología de presas

Curso: GEOLOGIA APLICADA
GEOTECNIA APLICADA A ESTUDIO DE
CANALES PRESAS, TRASVASES Y OTROS
ING. SHONEL CÁCERES PÉREZ
UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA

Facultad de INGENIERÍA
Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA CIVIL
Capítulo VII: GEOTECNIA APLICADA A ESTUDIO DE CANALES,
PRESAS, TRASVASES Y OTROS
– Influencia de las condiciones geológicas en los estudios de
canales
– Problemas de emplazamiento, exploración y aplicación en
Presas.
– Estudios de trasvases sobre suelos y rocas. Problemas de aguas
subterráneas en el diseño de estructuras hidráulicas.
– Programas exploratorios para diversas categorías de
estructuras hidráulicas .

EL MEDIO GEOLÓGICO Y SU RELACIÓN CON LAINGENIERÍA
El medio geológico esta en continua evolución y los procesos afectan tanto los materiales
rocos a los suelos como al medio natural en su conjunto. El antrópico, representado por las
ciudades, la infraestructuras, obras públicas, etc., irrumpe con frecuencia en regiones
geológicamente inestables modificando, incluso desencadenando, los procesos geológicos.
La búsqueda de soluciones armónicas
entre el medio geológico y el antrópico
precisa de la consideración previa de
ciertos factores diferenciadores entre
ambos, cuyo desconocimiento es causa
de interpretaciones erróneas. Entre
estos factores destacan:
· La escala geológica y la ingenieril
· El tiempo geológico y el antrópico
· El lenguaje geológico y el ingenieril

„Disciplinas básicas:
 ‹Resistencia de materiales
 ‹Geología y geomorfología
 ‹Mecánica de suelos
 ‹Mecánica de rocas
 ‹Hidrología e hidráulica
INGENIERÍA GEOTÉCNICA.
Ingeniería del terreno, geotecnia
Aplicaciones de los conceptos y de la información de las ciencias geológicas-geotécnicas al
estudio del comportamiento del terreno para optimizar sus condiciones de ocupación

CONSIDERACIONES PREVIAS

Propiedades de los materiales tipo cohesivo

INFRAESTRUCTURAS DE REGULACIÓN HÍDRICA
• Las infraestructuras de regulación hídrica, y en particular las grandes presas,
constituyen una de las tipologías esenciales de la ingeniería civil. La
regulación de los recursos hídricos es una función básica del proyecto, que de
forma ordinaria está vinculado a otras funciones: abastecimiento, regadío,
refrigeración, producción energética, (regulación de avenidas)
• Estos proyectos tienen una gran
capacidad transformadora del
territorio, con marcados impactos
positivos y negativos. La
construcción supone una
alteración potente del régimen
hidrológico, y la explotación
implica la gestión y transferencia
de importantes volúmenes de
recursos hídricos.

El objetivo primordial es almacenar
grandes cantidades de agua para
diferentes propósitos:
•Riego.
•Abastecimiento poblacional.
•Generación de energía
hidroeléctrica.
•Control de inundaciones.
•Para recreación, pesca,
actividades deportivas.
•Usos múltiples.

En la actualidad hay aprox. unas 45.000 presas en todo el mundo, regulando cerca
del 15% de los caudales superficiales fluyentes. La superficie ocupada por el agua
embalsada es del 1% de la superficie; y la fragmentación del continuo hidrológico
ha afectado al 60% de los ríos.

TIPOS DE PRESAS
De acuerdo al tipo de material predominante en su construcción se clasifican en dos
grupos: presas de materiales sueltos y presas de fábrica (concreto).
Presas de Tierra:
•Secciones Homogéneas.
•Sección graduada o zonada, con núcleo impermeable.
•Sección de enrrocamiento (escollera) con corazón impermeable.
•Presas de pantalla.
Presas de concreto u hormigón:
•Presas de gravedad (mayor volumen de hormigón sin estribos).
•Presas de contrafuerte (presas de gravedad aligeradas con
elementos estructurales transversales)
•Presas de Arco gravedad (con estribos y planta en arcos)
•Presas de arco bóveda (estructuras esbeltas, planta y sección curva)

Presas de Tierra:

PARTES CONSTITUYENTES DE UNA PRESA
•Presa (material de concreto o de tierra)
•Aliviaderos o vertedor de excedencias.
•Obras de toma.
•Vaso de almacenamiento
•Obras misceláneas (Instalaciones, vialidad)

Presas de gravedad
Son estructuras de hormigón de sección
triangular; la base es ancha y se va
estrechando hacia la parte superior; la cara
que da al embalse es prácticamente vertical.
Vistas desde arriba son rectas o de curva
suave. La estabilidad de estas presas radica
en su propio peso. Es el tipo de construcción
más duradero y el que requiere menor
mantenimiento. Su altura suele estar
limitada por la resistencia del terreno.
Debido a su peso las presas de gravedad de
más de 20 m de altura se construyen sobre
roca.

Presas de bóveda o de arco
Este tipo de presa utiliza los fundamentos
teóricos de la bóveda. La curvatura
presenta una convexidad dirigida hacia el
embalse, así la carga se distribuye por
toda la presa hacia los extremos; las
paredes de los estrechos valles y cañones
donde se suele construir este tipo de
presa. En condiciones favorables, esta
estructura necesita menos hormigón que
la de gravedad, pero es difícil encontrar
emplazamientos donde se puedan
construir.

Presas de contrafuertes
Las presas de contrafuertes tienen una pared
que soporta el agua y una serie de
contrafuertes o pilares, de forma triangular,
que sujetan la pared y transmiten la carga del
agua a la base. Estas presas precisan de un 35 a
un 50% del hormigón que necesitaría una de
gravedad de tamaño similar. Hay varios tipos de
presa de contrafuertes: los más comunes son de
planchas uniformes y de bóvedas múltiples. A
pesar del ahorro de hormigón las presas de
contrafuertes no son siempre más económicas
que las de gravedad. El coste de las
complicadas estructuras para forjar el hormigón
y la instalación de refuerzos de acero suele
equivaler al ahorro en materiales de
construcción. Pero este tipo de presa es
necesario en terrenos poco estables.

METODOLOGÍA DE LOS ESTUDIOS GEOLÓGICOS YGEOTÉCNICOS
Los estudios
geológicos y
geotécnicos de
presas se desarrollan
en consonancia con
las distintas fases del
proyecto y
construcción de una
presa

ESTUDIOS A REALIZAR EN PRESAS
Estudios a realizar para construir las
presas:
1.- Estudio Hidrogeológico.
2.- Estudio topográfico.
3.- Estudio geológico.
4.- Estudios geotécnicos.
5.- Estudios económicos.
6.- Estudios de Impacto ambiental.

RECONOCIMIENTOS GEOLÓGICOS E INVESTIGACIONES in situ
Las investigaciones in situ para presas dependen tanto de las condiciones geológicas
como el tipo de presa, sus dimensiones y estructuras auxiliares, debiendo adaptar en
cada caso los reconocimientos a las condiciones del proyecto.

Aspectos a considerar en los estudios geológicos, regionalesy
estudios previos de cerradas.

CRITERIOS GEOLÓGICO-
GEOTÉCNICOS DE SELECCIÓN DE
PRESAS

CARACTERISTICAS DE UNA PRESA
¿Cómo seleccionar el tipo de presa?, Cuáles son las características
principales?
1.- Debe ser lo más impermeable posible, geológicamente óptima.
2.- Debe poseer un sitio adecuado para colocar la presa, es decir, una
garganta y un suelo resistente.
3.- Disponibilidad de materiales de construcción próxima a la presa.
4.- Geológicamente estable para fundar estribos.
5.- Buena capacidad de almacenamiento, es decir, que se almacenen
grandes volúmenes de agua, con costos relativamente bajos.
6.- agua de buena calidad.
7.- Sitio apropiado para la colocación de aliviaderos u obras de toma.

Materiales geológicos para la construcción:
Se inicia en los estudios previos, deben cumplir
los siguiente requisitos:
-Volumen apropiado a la magnitud de la presa.
-Calidad adecuada para los diferentes fines.
-Distancia operativa.
-Facilidad de extracción.
-Condiciones medio-ambientales aceptables
para su explotación.
CARACTERISTICAS DE UNA PRESA

MATERIALES GEOLÓGICOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE PRESAS
Según la utilización del material se tiene:
Núcleos impermeables: Impiden el paso a
través del cuerpo de la
presa:
-Baja permeabilidad < 10-5cm/seg.
-Arcillas y limos o arenas con alto contenido
de arcillas, o margas y argilitas.
-IP entre 15 y 35.
-Se compactan en espesores de 20 a 30 cm
con rodillo pata de cabra.

Espaldones o escolleras:
-Transmiten a la presa resistencia y
estabilidad, y la protegen de la erosión.
-Se compactan a menores de 2 m de
altura con rodillos vibratorios.
-Menor al 5% de finos y bien gradados.
Filtros y drenes:
-Evitan el paso de las partículas finas de
los materiales contiguos y permiten el
drenaje
-Son materiales granulares, con criterio
granulométrico estricto, ausencia de finos,
alta resistencia e inalterables.
Áridos para hormigones.

Fuerzas Ejercidas
CONDICIONES
GEOLÓGICO-
GEOTECNICAS DE
CIMENTACIÓN EN
PRESAS

Escuela Académico Profesional de INGENIERÍA
Mecanismos de Rotura

MECANISMO DE FALLA EN PRESAS TIERRA

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