Inestabilidad Interna en Materiales de Origen Glacial

Abstract

La inestabilidad interna en suelos de amplio rango de partículas se produce por el arrastre del material más fino cuando el suelo es sometido a fuerzas de percolación. La inestabilidad depende principalmente del tipo de suelo y las condiciones hidrodinámicas del flujo. Fallas observadas en embalses construidos con estos materiales indican que este fenómeno adquiere gran importancia en la inestabilidad potencial de dichas obras.

Los materiales de origen morrénico constituyen un ejemplo de estos suelos que han sido extensamente utilizados en presas chilenas. Para evaluar su potencial de inestabilidad se realizó un estudio experimental de su comportamiento en laboratorio y los resultados fueron posteriormente analizados a la luz del estado del arte.

Para cuantificar y evaluar los principales factores que controlan este fenómeno, se diseñó un equipo especial que permite ensayar muestras de 30 cm de diámetro y hasta 80 cm de largo, con mediciones de la distribución de tensiones verticales y gradientes hidráulicos a lo largo de la muestra.

Las condiciones de saturación, tensión y filtración de una presa, se estudian aplicando el procedimiento de ensayo propuesto en esta investigación, que permite reconocer el proceso de inestabilidad a través de dos umbrales: el primero visual, relacionado con la turbidez del agua drenante, y el segundo detectando el inicio de la variación brusca del gradiente hidráulico previo al colapso. Comparando las curvas granulométricas pre y post ensayo, se cuantifica la magnitud del proceso de erosión interna.

Para evaluar el potencial de inestabilidad a partir de la curva granulométrica original, se utilizan dos criterios empíricos, que demuestran ser eficaces para predecir el comportamiento inestable de este tipo de suelo.

Los resultados de esta investigación confirman que el material morrénico estudiado es inestable. Se definen además las condiciones de gradiente hidráulico y tensión efectiva necesarios para iniciar el fenómeno de inestabilidad observado a través de los umbrales anteriormente mencionados. Se constata que a mayor tensión vertical, mayor es el gradiente hidráulico requerido para dar inicio a este fenómeno, lo que resulta concordante con estudios internacionales recientes.