la presa teton
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Breve presentación divulgativa sobre las causas que produjeron el colapso y la posterior destrucción de la presa Teton (Idaho) EEUUTRANSCRIPT
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LA PRESA TETONDANIEL SEMPERE REYES
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La presa Teton
Represa del ro Teton (Idaho)
Construida en 1975
Presa de materiales sueltoscompactados
Altura de 93 metros y volumenembalsado de 365.000 metros cbicos
Proyectada para proteccin anteavenidas, deposito de riego y fuente deenerga hidroelctrica
Fall en 1976 matando 14 personas yproduciendo perdidas valoradasalrededor de un billn de dlares
Existe multitud de documentacin deacceso libre y gratuito sobre el estudiode este desastre publicada por eldepartamento del interiorestadounidense y una comisinindependiente de investigacin en la queintervinieron personas como Casagrande
Especificaciones
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La presa Teton
El ncleo central y el rastrillo, o cua triangular inferior, es de limoseolicos compactados por rodillo vibratorio en tongadas de 15 cm.
Los espaldones son de material granular, arena y gravas de altapermeabilidad compactados a una densidad baja compactados portractores de orugas y rodillos neumticos
La puntera aguas abajo es una capa de escollera en capas de unmetro cada una
Especificaciones
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La presa Teton
En las presas de tierra se ha de asegurar que el manto de arenasaguas abajo, que esta cubriendo el ncleo tenga permeabilidad alta yest conectado a un sistema de desage en la base de la presa.
De esta forma el agua de filtracin se elimina dentro del cuerpo de lapresa y se evita que alcance el paramento de aguas abajo, dondepuede causar erosiones, huecos y tunelaciones que facilitarian unarapida erosin del cuerpo de presa.
Especificaciones
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La presa Teton
La roca sobre la cual se
asentaba el cuerpo de presa
es de una mineral llamadoriolita, roca volcnica de la
poca terciaria, ampliamente
fisurada y permeable
Se ejecutaron trabajos de
impermeabilizacin, vertidosde lechada y versiones
simples de jet grouting,
desgraciadamente este
trabajo no fue sistemtico
Especificaciones
Alzado de presa y corte en alzado de
estratos y materiales
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La presa TetonEspecificaciones.
En estas imgenes se muestran donde se realizaron los trabajos de
impermeabilizacin del suelo (arriba). Y donde se situaron los sondeos
(abajo).
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Los espaldones se
permitan compactar en un
rango de (-3,5% a +1%) delgrado de humedad optima
La pantalla impermeable
estaba situada en el
espaldon de aguas arriba
El ncleo de limos era pocoplstico y estaba mas
compactado por el lado
seco
Especificaciones
El da 5 de junio de 1976 se produjo el fallo catastrfico de la presa
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La presa TetonEl fallo
10.45h. Se observa un creciente
reguero de agua manando desde el
estribo izquierdo de la presa
11.20h. Despus de intentar frenar el
reguero mediante bulldozers este
sigue creciendo
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La presa TetonEl fallo
11.30h. Despus de tragarse los
bulldozers, en la presa aparece un
segundo agujero, la cantidad de
agua vertida pasa de 1500 l/s a nopoderse calcular
11.55h. Aparece una brecha en el
tercio superior de la presa
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La presa TetonEl fallo
Fallo catastrfico de la presa, en las imgenes superiores, vemos a la
izquierda el colapso. A la derecha la presa esa misma tarde. Se haban
vertido unos 300 millones de metros cbicos
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La presa TetonLos primeros anlisis
Indicaron:
- Que habiendo realizado un total de 2167 ensayos, el contenido
de humedad de la presa era un 1,2% inferior al optimo. Incluso
se encontraron zonas con una humedad mas baja y por lo tanto
mucho menos compactadas.- El ncleo tenia un contenido en arcilla bajo; sumado a una
mayor compactacin por el lado seco, hace que el material sea
inestable y propenso al colapso bajo accin de la humedad.
- Ensayos edometricos de humedecimiento realizados con el limo
compactado bajo carga indican compresiones variables entre el 6
y 9%.
- Los limos de baja plasticidad son propensos a erosin en
contacto con cursos de agua.
- Los test de resistencia de penetracin dieron unos resultados
que decrecan en proporcin a la profundidad a la que se hacia el
ensayo.
- En las trincheras de exploracin se detecto, localizado en el
ncleo y el rastrillo, estratos de color negro, que se adjudicaron a
materiales orgnicos, compresibles y colapsables.
En la foto superiorpodemos observar una
de estas trincheras de
exploracin realizadas
despus del accidente.
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Sismicidad
Los primeros anlisis
Desde el principio la sismicidad
fue descartada, a pesar deencontrarse en una de las zonas
mas activas donde confluyen
fallas muy importantes;
clasificada como zona 3, riesgo
ssmico alto. Significa intensidad
VIII en la escala modificada deMercalli.
Podemos observar en el mapa de la diapositiva siguiente como la presa
se encuentra a menos de 50 millas (80 kilmetros) del parque de
Yellowstone y de la zona de fallas del can del colorado.
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Sismicidad.
El movimiento mas fuerte
registrado en la etapa de
funcionamiento de la presa
fue de 1,7 en la escala de
Mercalli (ML), insuficiente
para poder trastornar la
integridad de la presa.
Durante el periodo de
llenado de la presa el
mximo movimiento ssmico
producido fue de 0,1ML
Los primeros anlisis
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La presa TetonCausas del fallo.
La influencia de la compactacin sobre la capacidad de erosin es muy
alta. Los estudios indican que la erosibilidad del material granular
depende de manera muy importante de la densidad y la presin.
Por lo tanto en las zonas donde por profundidad o fallo, el ndice de
compactacin de los materiales granulares, era bajo, el potencial erosivo
del material creca de manera sensible. El proceso erosivo comenzaba a
travs de zonas donde la pantalla no era impermeable en su totalidad.
Arrastraba finos y a travs de las grietas se iba filtrando hacia la base de
la presa y el rastrillo.Este arrastre produca un fenmeno denominado tubificacion. Es decir,
se crea una microtuberia por donde el agua filtra y arrastra finos. El
proceso se multiplica en funcin de la seccion de esta tubera y el caudal,
siendo proporcional a la seccion, consigue arrastrar cada vez mas finos,
haciendo que el proceso sea sinergico y aumente progresivamente.
Tubificacion.
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La presa TetonCausas del fallo.
En este proceso la porosidad
y el grado de fisuracion del
suelo donde se asentaba la
presa, riolita; magnificaba y
aceleraba el proceso. La
presin hidrosttica en la
zona del rastrillo y la base de
la presa era vertical y
generaba bulbos ydeformaciones en la base,
as como las presiones
hidrostticas en el eje x,
tambin influan en la
erosin.
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La presa TetonCausas del fallo.
Uno de los procesos mas complicados de
analizar, fue la existencia de grietas verticales
en la base de la presa.El proceso era la conjuncin de determinados
factores. La presin hidrosttica en los ejes X
e Y y la presencia de la roca fisurada. Las
condiciones precisas se daban en la base de
la presa. El proceso ocurra cuando la presin
hidrosttica vertical fluye por entre las juntas
del material granular y la roca, despegandolas unas de las otras.
La presin horizontal se encarga de separar paulatinamente ambas
capas.
Cuanto mas separada, mas presin hidrosttica vertical entra en juego, y
progresivamente el material granular se separa de la roca, y el material
se va erosionando, favoreciendo el fenmeno de tubificacion.
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La presa TetonCausas del fallo.
El fenmeno de tubificacion en el cuerpo de presa quedara mas
claro con las siguientes diapositivas.
El fenmeno ocurre de derecha a izquierda. Primero se genera la corriente,
desde aguas arriba hasta aguas abajo. En la parte central comienza una
turbulencia que acaba por generar perdidas de material por infiltracin.
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La presa TetonCausas del fallo.
Finalmente se acaba
produciendo la tubera.
En este momento el nivel de
agua empieza a ascender
desde la base del rastrillo
hacia arriba a medida que el
caudal que circula por la
tubera empieza a aumentar.
En al fotografa lateral podemos
observar una de las tuberias
formadas en el tercio superior del
estribo izquierdo.
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La presa TetonCausas del fallo.
Otro de los aspectos que se
investigaron fue la influencia del
llamado efecto arco. Ocurre
cuando hay zanjas de altura
considerable y paredes verticales.
Este efecto consiste en la
transmisin de fuerzas hacia las
paredes laterales dejando un
determinado volumen de fino conuna presin relativamente baja.
Este efecto ocurra en varias zonas, la primera es la zona del rastrillo. Esta
representado en el diagrama de superior derecho. La transmisin se realiza
hacia las paredes de la zanja. El centro de la misma se encuentra
desprovisto de presin. En algunos casos la reduccin de tensiones
alcanzaba el 45% de la tensin efectiva, del cuerpo de presa.
Efecto arco
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La presa TetonCausas del fallo.
Otro sitio donde ocurre este efecto
arco, era, en las discontinuidades
del suelo. Las cargas se transmitan
hacia las paredes de roca dura,
dejando al relleno granular sin
presin. El dibujo derecho
demuestra claramente como
ocurra.Estos efectos podan ocurrir de
manera simultanea, y lareduccin de presin en el
material granular era
acumulativa.
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La presa TetonCausas del fallo.
Tubificacion + Arco
En definitiva, el gran problema del efecto arco en la zona del
rastrillo, es la perdida de presin en el material granular. La
perdida de presin se traduce tambin como perdida decompactacin. Recordemos que el fenmeno de tubificacion se
multiplicaba en funcin de la menor compactacin de un material.
As pues el fenmeno de la tubificacion se ve alimentado, en parte por el
efecto arco. Esta suma de acciones, fue la que acabo provocando que se
fueran creando tuberias por las que fue pasando cada vez mas caudal.
El aumento del caudal ,aumento la perdida de finos, creo mas presin
hidrosttica, que fue inundando el cuerpo de presa, aumentando a su
vez el efecto arco.
Lo que condujo finalmente a una gigantesca grieta en el tercio
superior uno de los estribos de la presa que acabo con ella.
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Recapitulacin.
La catstrofe fue causada por:
Roca muy fisurada, de muy difcil impermeabilizacin.
Material del ncleo erosionable, colapsable y frgil.
Zanjas del rastrillo muy peraltadas, favoreciendo el efecto arco.
AUSENCIA DE FILTROS DE DRENAJE
La presa Teton careca de filtros de drenaje que pusieran en contacto las
paredes del limo compactado del rastrillo con las paredes de roca. Se
cree que esta medida por si sola, hubiera podido salvar la presa.
El accidente de la presa Teton reforz el hecho, ya conocido, de la
importancia de los filtros de proteccin en todas las superficies
aguas abajo en contacto con ncleos impermeables.
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Bibliografa.
LAS CATASTROFES Y EL PROGRESO DE LA GEOTECNIA. DeEduardo Alonso Prez de Agreda.
REPORT TO U.S. DEPARTMENT OF THE INTERIOR AND STATE OFIDAHO ON FAILURE OF TETON DAM BY INDEPENDENT PANELTO REVIEW CAUSE OF TOTON DAM FAILURE. (Comisionindependiente)
Fuente:
USBR Library.
Real Academia de Ingenieria.
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La presa Teton no se reconstruyo.
Estado actual de la presa Teton