PRCTICO 2 Introduccin a la Mecnica de Suelos Hidrulica de Suelos Flujo Unidireccional CURSO 2010

PRCTICO 2 - HIDRULICA DE SUELOS

Ejercicio 1

Dos suelos presentan las caractersticas que se muestran en la tabla. Clasifquelos segn SUCS y determine la altura de ascensin capilar del agua en cada uno de ellos. Considerar en ambos casos un peso especfico de las partculas slidas (s) de 26,5 KN/m3, y un C=0,3 para el clculo de la ascensin capilar. Analizar los resultados en trminos de los tipos de suelos y las alturas de ascensin capilar obtenidas.

SUELO 1

SUELO 2 Peso Especfico Seco (d) (KN/m3) 16,8 Peso Especfico Seco (d) (KN/m3) 16,0 Pasa Tamiz 2 1/2 (%) 100,0 Pasa Tamiz 3/4 (%) 100,0 Pasa Tamiz 1 1/2 (%) 100,0 Pasa Tamiz 1/2 (%) 99,0 Pasa Tamiz 1 (%) 98,7 Pasa Tamiz 3/8 (%) 97,3 Pasa Tamiz 3/4 (%) 93,7 Pasa Tamiz #4 (%) 89,7 Pasa Tamiz 1/2 (%) 74,5 Pasa Tamiz #10 (%) 81,3 Pasa Tamiz 3/8 (%) 55,9 Pasa Tamiz #40 (%) 69,2 Pasa Tamiz #4 (%) 26,7 Pasa Tamiz #200 (%) 54,6 Pasa Tamiz #10 (%) 15,2 Pasa 32,6 m (%) 41,9 Pasa Tamiz #40 (%) 11,7 Pasa 21,1 m (%) 36,2 Pasa Tamiz #200 (%) 8,0 Pasa 12,6 m (%) 28,1 Lmite Lquido (WL) (%) 45 Pasa 9,0 m (%) 25,7 Lmite Plstico (WP) (%) 26 Pasa 6,5 m (%) 19,2

Pasa 3,4 m (%) 3,3

Pasa 2,0 m (%) 1,1

Pasa 1,5 m (%) 0,7

Lmite Lquido (WL) (%) 48

Lmite Plstico (WP) (%) 25

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Ejercicio 2

Se construye un canal paralelo a un ro, como seala la figura. Si la arena tiene un coeficiente de conductividad hidrulica k = 0,0065 cm/seg, calcular cul es la prdida de agua que tendr el canal por filtracin, por kilmetro de ancho de conducto.

Ejercicio 3

Se proyecta construir un sistema de drenes, conformados por tres materiales distintos, como se esquematiza en la figura. Los materiales se disponen de forma tal que el flujo se puede suponer normal a los estratos.

1H = 4 m

H2= 10 m

AB

C300

Una muestra del suelo A, de 70 mm de dimetro y 250 mm de altura, es sometida a un ensayo de carga constante, mediante un flujo producido por una carga hidrulica de 150 cm, obtenindose en 2 h un volumen de 240 cm3.

CANAL

RO

580

605

600ARCILLA IMPERMEABLE

ARENA 1,50 m

100 m

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Una muestra del suelo B, de 25 mm de dimetro y 80 mm de altura, se somete a un ensayo de carga variable, obtenindose que al cabo de 72 h la carga hidrulica disminuye desde 100 cm hasta 90 cm. El tubo alimentador es de 5 mm de dimetro.

De la muestra del suelo C se conoce su granulometra, tal cual se muestra en la siguiente tabla:

Peso Total (g): 4450 Tamiz Peso retenido (g)

1 300 3/4 365 3/8 775 #4 550 #10 700 #40 940 #200 800

Determinar:

a) Los coeficientes de conductividad hidrulica de los materiales utilizados, indicando a qu tipo de suelo correspondera cada uno.

b) La velocidad de flujo y la carga hidrulica en las fronteras de separacin de cada material del dren.

c) La presin hidrulica en dichas fronteras

NOTA IMPORTANTE

EN LOS EJERCICIOS 4, 5 Y 6 SE RECOMIENDA IMPRIMIR UNA LETRA POR PGINA EN TAMAO A4

NOTA IMPORTANTE

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Ejercicio 4

5 m

2 m14 m

1 m1 m

9 m

distancia (m)2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38

a

l

t

u

r

a

/

p

r

o

f

u

n

d

i

d

a

d

(

m

)

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Se proyecta una presa de hormign en masa con la seccin transversal que se muestra en la figura y 100 m de largo. Aguas arriba la presa presenta una cortina de tablestacas, que penetra 6 m en el terreno natural, para reducir las prdidas por filtracin. Se ha trazado la red de flujo correspondiente obtenindose las curvas que se indican en la figura. El suelo de fundacin de la presa es una arcilla-limosa con un coeficiente de conductividad hidrulica kh = k v = 5 x 10-6 cm/s.

a) Determinar el caudal filtrado por da bajo la presa.

b) Trazar el diagrama de subpresiones en el plano de contacto hormign-cimentacin y en base a l, verificar la seguridad a la flotacin de la presa.

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Ejercicio 5

3 m

9 m

6 m

1 m

4 m

distancia (m)2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34

a

l

t

u

r

a

/

p

r

o

f

u

n

d

i

d

a

d

(

m

)

123456789

1011121314151617181920

La atagua para realizar una excavacin bajo agua est conformada por dos cortinas paralelas de tablaestacas tal como se observa en la figura adjunta. La separacin entre las cortinas es de 6 m y el largo de la atagua de 50 m. Las tablaestacas fueron hincadas en un depsito sedimentario hasta una profundidad de 5 m (arena, k = 7 x 10-3 cm/s, sat = 20 kN/m3), supuesto istropo. El depsito tiene una potencia de 9 m y por debajo se encuentra el lecho de roca, supuesto impermeable. El nivel del agua por fuera de la atagua es de 3 m sobre la arena y en el interior de la atagua se excav 1 m de suelo. En el rgimen de flujo establecido (estacionario) se asume que es vlida la red de filtracin dibujada en la figura. Determinar: a) El caudal filtrado en la excavacin. b) El gradiente hidrulico mximo y su

localizacin. c) Trazar el diagrama de presiones

neutras a ambos lados de la tablaestacas.

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Ejercicio 6

La red de filtracin en una presa de tierra es la indicada en la figura. La presa se ha construido con un material arcilloso compactado (kh = k v = 9 x 10-6 cm/s).

a) Determinar el caudal medio de filtracin esperado por metro de longitud de presa, suponiendo cimentacin impermeable.

b) Calcular el gradiente hidrulico medio en el elemento ABCD. Son preocupantes los gradientes elevados cerca del dren?

c) Determinar la presin neutra en A, B, C y D.

D