Presas doc

UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR.
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA.
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL.
OBRAS HIDRÁULICAS T.E.
ALUMNO: IRWIN BATRES AVALOS BA07007
MIÉRCOLES 18 DE ENERO DE 2012
PRESAS DE ENROCAMIENTO.
DOCENTE: ING. EDGAR ALFREDO GAVIDIA PAREDES.

i
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN.......................................................................................................................... I
OBJETIVOS............................................................................................................................... III
JUSTIFICACIÓN.........................................................................................................................IV
CAPITULO I................................................................................................................................ 1
GENERALIDADES SOBRE LAS PRESAS........................................................................................... 1
CAPITULO II............................................................................................................................... 6
CLASIFICACIÓN DECORTINASEN PRESASDE TIERRA Y ENROCAMIENTO,DE MATERIALES
COMPACTADOS......................................................................................................................... 6
2.1. PRESAS DE RELLENO HIDRÁULICO. ................................................................................... 7
2.2. PRESAS DE MATERIALES COMPACTADOS.......................................................................... 9
2.2.1. Presas Homogéneas.................................................................................................10
2.2.2. Presas homogéneas con filtros..................................................................................11
2.2.3. Presas de materiales graduados................................................................................12
2.2.4. Presa de enrocamiento. ...........................................................................................13
2.2.5. Presas con Delantal o con Pantalla............................................................................15
2.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS..............................................................................................17
2.4. TIPOS DE SECCION..........................................................................................................19
2.4.1. Sección homogénea.................................................................................................20
2.4.2. Sección graduada.....................................................................................................21
2.4.3. Sección Mixta. .........................................................................................................21
CAPITULO III.............................................................................................................................22
ESTUDIOS BÁSICOS...................................................................................................................22
3.1. PRINCIPIOS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PRESAS DE TIERRA Y....................................22
3.1.1. Datos para el proyecto.............................................................................................23
3.1.2. Bases para el proyecto. ............................................................................................23
3.2. NORMAS GENERALES DE CONSTRUCCIÓN .......................................................................24
3.2.1. Limpia de la cimentación..........................................................................................25
3.2.2. Desvió.....................................................................................................................25
3.2.3. Colocación de los materiales enel terraplén..............................................................25
CAPÍTULO IV.............................................................................................................................26

ii
NOCIONESPRELIMINARESPARA LA ESTABILIZACION DELAS CORTINASEN PRESASDE TIERRA Y
ENROCAMIENTO. .....................................................................................................................26
4.1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES................................................................................26
4.1.1. Granulometría.........................................................................................................27
4.1.2. Graduación..............................................................................................................28
4.1.3. Forma. ....................................................................................................................28
4.1.4. Plasticidad...............................................................................................................29
4.1.5. Estructura................................................................................................................29
4.2. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS)..............................................30
4.3. PROPIEDADES GENERALES DE LAS FRACCIONES DE UN SUELO ..........................................31
4.3.2. Limo y arcilla............................................................................................................31
4.4. CLASIFICACION DE LAS GRAVAS Y ARENAS.......................................................................32
4.4.1. Gravas bien graduadas (Gb)......................................................................................33
4.4.2. Gravas mal graduadas (Gm)......................................................................................33
4.4.3. Arenas bien graduadas (Ab)......................................................................................34
4.4.4. Arenas mal graduadas (Am)......................................................................................34
4.4.5. Arenas limosas (AL)..................................................................................................34
4.4.6. Arenas Arcillosas(AB)...............................................................................................34
4.5. CLASIFICACIÓN DE MATERIALES FINOS............................................................................35
4.5.1. Limos de baja compresibilidad (lp)............................................................................35
4.5.2. Arcillas de baja compresibilidad (bp).........................................................................35
4.5.3. Suelos orgánicos de baja compresibilidad(Op). .........................................................35
4.5.4. Limos de alta compresibilidad (Lc).............................................................................35
4.5.5. Arcillas altamente compresibles (Bc).........................................................................35
4.5.6. Suelos orgánicos altamente compresibles (Oc). .........................................................35
4.6. PRUEBAS MANUALES PARA IDENTIFICAR SUELOS FINOS EN EL..........................................36
4.6.1. Resistencia del suelo seco.........................................................................................36
4.6.2. Tenacidad................................................................................................................37
4.6.3. Limite plástico. ........................................................................................................37
CAPITULO V..............................................................................................................................37
ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES......................................................................................37
5.1. CAUSAS DE FALLA EN PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO.............................................38

iii
5.2. –TUBIFICACION..............................................................................................................38
5.2.1. – Medidas para evitar la tubificación.........................................................................40
5.3. – FALLAS POR AGRIETAMIENTO. .....................................................................................42
5.3.1. – Medidas preventivas paraevitar la falla por agrietamiento......................................43
5.4. FALLAS POR LICUACIÓN..................................................................................................45
5.4.1. – Recomendaciones para prevenir lafalla por flujo....................................................49
5.5. DESLIZAMIENTO DE TALUDES..........................................................................................50
5.5.1. Resistencia al esfuerzo cortante................................................................................50
5.6. TIPOS DE PRUEBA...........................................................................................................51
5.6.1. Compresión Triaxial. ................................................................................................51
5.6.2. Prueba rápida..........................................................................................................51
5.6.3. Prueba consolidada rápida: ......................................................................................51
5.6.4. Prueba lenta............................................................................................................52
5.7. CONDICIONES DE TRABAJO DE UNA PRESA DE TIERRA Y...................................................52
5.7.1. Condiciones iniciales................................................................................................53
5.7.2. – Condiciones finales................................................................................................54
5.7.3. Condición de vaciado rápido.....................................................................................55
5.8. RELLENOS COMPACTADOS..............................................................................................56
5.8.1. Diversos tipos de maquinas de compactación............................................................56
5.9. CALCULO DE LA ESTABILIDAD DE UN TALUD EN UNA PRESA .............................................58
DE TIERRA Y ENROCAMIENTO................................................................................................58
5.9.1. Calculo de la curva de filtración en una presa de tierra de dos materiales. ..................59
CAPITULO VI.............................................................................................................................63
RECOMENDACIONES Y CONCLUSIONES......................................................................................64
6.1. RECOMENDACIONES GENERALES PARA LA ESTABILIZACIÓN DE LAS ..................................64
CONCLUSIONES.........................................................................................................................V
BIBLIOGRAFÍA ..........................................................................................................................VI

I
INTRODUCCIÓN.
Las presas son construcciones realizadas en la cuenca de los ríos con
múltiples finalidades, entre las que destacan: abastecimiento de agua a
poblaciones, regulación general de la corriente de agua o río,
aprovechamiento industrial de su energía, hacer navegables ciertos canales
o tramos de río y defender de los daños producidos por las riadas e
inundaciones, entre otros.
Semejantes o parecidos son los diques de protección construidos en terrenos
desecados o amenazados por las aguas marinas, frecuentes sobre todo en
Holanda. No obstante, siempre que se construye una presa, aunque sea
para otra finalidad principal, se aprovecha para producción de energía. La
presa de mayores dimensiones hasta ahora conocida es la de la Tres
Gargantas (China); su construcción comenzó en 1994 para regular las
desastrosas y devastadoras inundaciones producidas por el Yangtzé o río
Azul casi todos los años y aún está sin terminar como consecuencia de las
grandes críticas recibidas y de los problemas de financiación existentes.
Existen diversos tipos de presas ya sean de gravedad, contrafuerte, de arco
bóveda o escolleras, esta ultima es de interés principal para este trabajo ya
que las presas escolleras son aquellas formadas por tierra y roca, es por
ello que se les conoce como presas de enrocamiento, y también llamadas de
materiales sueltos, estas son todas de gravedad, las cuales son todas
aquellas en las que su propio peso es el encargado de resistir el empuje del
agua. El empuje del embalse es transmitido hacia el suelo, por lo que éste
debe ser muy estable capaz de resistir, el peso de la presa y del embalse.
Constituyen las represas de mayor durabilidad y que menor mantenimiento
requieren.
Las presas de tierra y enrocamiento, es posible que sean una de las
estructuras más antiguas construidas por el hombre. Se sabe que los
chinos, antes de la era cristiana, ya tenían bordos de gran longitud y
compactaban la tierra con varas de carrizo manejadas por verdaderos
ejércitos humanos.
Los hindúes desarrollaron este tipo de obra desde el año 500 a.c. y
construyeron la presa MaddukMasur, de 33 m de altura, hace 45 décadas,
se destruyo por carencia de vertedor. Las presas de tierra para el
almacenamiento de agua para riego, como lo atestiguan la historia y los
restos que sobreviven de las antiguas estructuras, se han usado desde los
primeros días de la civilización.
Algunas de las estructuras construidas en la antigüedad eran de enorme
tamaño. En Ceilán, en el año 504 A.C. se terminó una presa de tierra de 11

II
m de largo y de 70 pies de alto, contenía, aproximadamente, 17 millones de
yardas cúbicas de terraplén. En nuestros días, como en el pasado, la presa
de tierra continúa siendo el tipo más común de presa pequeña,
principalmente porque en su construcción se utilizan materiales en su
estado natural con un mínimo de tratamiento.
Hasta en los tiempos modernos todas las presas de tierra se proyectan por
procedimientos empíricos, y la literatura de ingeniería está repleta de relatos
de las fallas. Estas fallas obligaron a darse cuenta de que los métodos
empíricos debían remplazarse por procedimientos racionales de ingeniería,
tanto en el proyecto como en la construcción. Uno de los primeros en sugerir
que los taludes de las presas de tierra se eligieran en esta forma fue Bassell
en 1907. Sin embargo, se hicieron pocos progresos en la elaboración de
procedimientos de proyectos racionales hasta la década de 1930. El rápido
avance de la ciencia de la mecánica de suelos, desde ese tiempo, había dado
por resultado el desarrollo de procedimientos de proyectos muy mejorados
para las presas de tierra y roca.
Estos procedimientos constan de investigaciones previas de las
cimentaciones y del estudio de los materiales de construcción; aplicación de
los conocimientos y técnica de la ingeniería al proyecto; y métodos de
construcción cuidadosamente proyectados y controlados.
Como resultado, las presas de tierra y enrocamiento se construían (1968)
hasta alturas que sobrepasaban de los 500 pies (152.40 m) arriba de sus
cimentaciones; y cientos de grandes presas de tierra compactada se
construyeron en los pasados 20 años sin haberse registrado ninguna falla.
Sin embargo, las fallas de presas pequeñas continúan siendo cosa común.
Aunque es probable que algunas de estas fallas sean el resultado de un mal
proyecto, muchas de ellas han sido causadas por falta de cuidado en la
construcción. Los métodos correctos de construcción incluyen la
preparación adecuada de la cimentación y la colocación de materiales en la
presa con el grado necesario de compactación, siguiendo un procedimiento
establecido de prueba y control.
El proyecto de una presa de tierra y enrocamiento debe apegarse a la
realidad. Debe acusar las condiciones reales del emplazamiento en que se
construye y los materiales de construcción de que se dispone, y no debe
copiarse, simplemente, algún proyecto que haya tenido éxito usado en un
lugar en condiciones diferentes.

III
OBJETIVOS.
OBJETIVO GENERAL.
El objetivo primordial de esta tesis es el de analizar las condiciones de
estabilidad de las presas de tierra y enrocamiento y definir los parámetros
mecánicos de los materiales a utilizar en la construcción de estas obras y a
partir de ello estimar su futuro comportamiento ante las condiciones de
esfuerzos a las que serán expuestas durante su vida útil.
OBJETIVOS ESPECIFICOS.
En la construcción de Presas de Tierra y enrocamiento, se debe cumplir con
los siguientes objetivos, en una forma concisa y clara, presentar la
metodología que abarca, desde el estudio de los materiales de construcción
hasta la etapa de construcción, de acuerdo con los nuevos avances de la
mecánica de suelos y tomando en cuenta la técnica desarrollada en nuestro
país en esta materia.
En este trabajo se abordan los principios generales de diseño y construcción
de cortinas de tierra y enrocamiento, escrito a un nivel que permita a los
ingenieros, que no están suficientemente familiarizados profundicen en este
estudio, especialmente a los ingenieros no especializados en el campo de la
Mecánica de Suelos además pretenden ser una guía en el criterio general a
seguir ante los problemas que se plantean tanto en el diseño como la
construcción de presas de tierra y enrocamiento y tener un conocimiento
preciso de los fundamentos de esta rama de la Ingeniería y de esta manera
actuar con criterio del conocimiento desde los materiales a emplear hasta la
maquinaria a utilizar así como formas de construcción, ya que el mayor
número de cortinas que se han construido en nuestro país, indudablemente
caen dentro de éste tipo que son en un 70 %..
Es de importancia este trabajo debido a que existen muy pocas
publicaciones sobre este tema, este trabajo servirá a los alumnos de
ingeniería civil, con datos precisos para la materia de Obras Hidráulicas.

IV
JUSTIFICACIÓN.
Siendo El Salvador un país que cuenta con una gran cantidad de habitantes
que requieren satisfacer sus necesidades básicas, como agua potable y
drenaje requerido por la población o por sus industrias, el consumo de
energía, riego de los cultivos, para la producción de alimentos, es necesario
construir presas para aprovechar los recursos hidráulicos superficiales del
país.
Se construyen presas para crear un lago artificial o derivar el río a una cota
prefijada, con objeto de almacenar o captar los escurrimientos y regar tierras
o generar energía, o bien, dotar de agua potable a poblaciones o centros
industriales. También sirven para regularizar el flujo de una corriente que
provoca inundaciones en predios o poblados. Dichas estructuras no siempre
responden a solo una de las finalidades antes mencionadas, más bien se
proyectan para funciones múltiples coordinando los servicios de riego,
electrificación y regularización de avenidas, con miras al desarrollo integral
de una región.
De lo anterior se infiere que la presa es el resultado de un estudio general,
en el que intervienen las características del río, la geología de la región, la
existencia de sitios apropiados para crear el embalse y cimentar la obra, de
tierras de labor o necesidades de energía en la región, o bien de poblaciones
que proteger o dotar de agua. En lo que se refiere a la presa propiamente
dicha, los estudios generales comprenden la selección del tipo de estructura,
la disposición preliminar de las partes integrantes (cortina, obra de toma,
vertedor, desvío, casa de máquinas, etc.)
La construcción de Presas de Tierra y enrocamiento, cumple ampliamente
con estos objetivos importantes y en una forma concisa y clara que presenta
la técnica seguida, desde el estudio de los materiales de construcción hasta
la etapa de construcción, de acuerdo con los nuevos avances de la mecánica
de suelos.

1
CAPITULO I.
GENERALIDADES SOBRE LAS PRESAS.
En ingeniería se denomina presa o represa a una barrera fabricada con
piedra, hormigón o materiales sueltos, que se construye habitualmente en
una cerrada o desfiladero sobre un río o arroyo con la finalidad de embalsar
el agua en el cauce fluvial para su posterior aprovechamiento en
abastecimiento o regadío, para elevar su nivel con el objetivo de derivarla a
canalizaciones de riego, o para la producción de energía mecánica al
transformar la energía potencial del almacenamiento en energía cinética, y
ésta nuevamente en mecánica al accionar la fuerza del agua un elemento
móvil. La energía mecánica puede aprovecharse directamente, como en los
antiguos molinos, o de forma indirecta para producir energía eléctrica, como
se hace en las centrales hidroeléctricas.
Partes que conforman la presa:
Corona: Parte superior de la estructura, generalmente revestida para
prevenir el secado del corazón impermeable y proporcionar una vía para el
tránsito de vehículos.
Altura: Diferencia entre las elevaciones de la corona y el punto más bajo de
La cimentación.
Bordo libre: Distancia vertical entre el nivel de la corona y el de las aguas
máximo extraordinarias (NAME); este último se alcanza cuando el vertedor
trabaja a su capacidad límite de descarga. El bordo libre debe de proteger a
una presa, con cierto margen de seguridad, de los efectos del oleaje generado
por el viento o sismos y tomar en cuenta el asentamiento máximo de la
corona.
Namo: Nivel de aguas máximas ordinarias. Coincide con la elevación de la
cresta del vertedor en el caso de una estructura que derrama libremente; si
se tienen compuertas, es el nivel superior de estas.

2
Taludes exteriores: Están relacionados a la clasificación de suelos que se
va a usar en la construcción, especialmente suelos impermeables. El talud
elegido es estrictamente conservador, y dependen del tipo de cortina y de la
naturaleza de los materiales.
Núcleo impermeable: Pantalla impermeable de la cortina construida
consuelo compactado este núcleo puede estar al centro y ser vertical o
inclinado, o bien, localizado próximo al paramento de aguas arriba. Dichas
alternativas van a depender de los materiales del lugar.
Respaldos: Partes de la cortina construidas con materiales permeables
(enroca miento, gravas o arenas), o bien, suelos limosos o arcillosos
colocados aguas abajo pero confinados por filtros.
Filtros: Elementos de la sección formados con arena limpia, bien graduada,
destinados a colectar las filtraciones a través del núcleo y protegerlo de una
posible erosión interna; puede requerirse un filtro vertical al centro, unido
a otro en la base, aguas abajo: cuando el respaldo de aguas arriba debe de
construirse con un material de permeabilidad relativamente baja, suelen
intercalarse capas filtrantes horizontales.
Protecciones: Para evitar la erosión causada por oleaje por el talud de
aguas arriba o por lluvias en el de aguas abajo, los paramentos respectivos
se forman con materiales capaces de resistir dicha acción. Aguas arriba es
conveniente usar una capa de enroca miento, pero la carencia de las rocas
en el lugar puede obligar el uso de losas de suelo cemento, concreto o de
recubrimientos asfálticos. Aguas abajo es frecuente cubrir con una capa de
suelo y césped.
Tipos de presas:
Los diferentes tipos de presas responden a las diversas posibilidades de
cumplir la doble exigencia de resistir el empuje del agua y evacuarla cuando
sea preciso. En cada caso, las características del terreno y los usos que se
le quiera dar al agua, condicionan la elección del tipo de presa más
adecuado.
Existen numerosos tipos, comenzando con que puede hablarse de presas
fijas o móviles, pero primero debemos clasificarlas en dos grandes grupos
según su estructura y según los materiales empleados en su construcción.
Aunque existen cuatro tipos fundamentales de presas:
De gravedad (de hormigón rodillado o convencional)
De contrafuertes
De arco‐bóveda
De escollera (de tierra o de roca), y también llamadas de materiales
sueltos (estas son todas de gravedad).

3
Presa hinchable
Pudiendo tener un núcleo, de diferentes formas, o incluso una pantalla
asfáltica para sellar, o una parte de arcilla.
Existen también presas hinchables, basculantes y pivotantes pero son de
mucha menor entidad o han caído en desuso, por lo que no se consideran
aquí.
Según su estructura:
Presas de gravedad: son todas aquellas en las que su propio peso es el
encargado de resistir el empuje del agua. El empuje del embalse es
transmitido hacia el suelo, por lo que éste debe ser muy estable capaz de
resistir, el peso de la presa y del embalse. Constituyen las represas de mayor
durabilidad y que menor mantenimiento requieren.
Dentro de las presas de gravedad se puede tener:
 Escollera ‐ Tierra homogénea, tierra zonificada, CFRD (grava con losa de
hormigón), de roca.
 De hormigón ‐ tipo RCC (hormigón rodillado) y hormigón convencional.
 Su estructura recuerda a la de un triángulo isósceles ya que su base es
ancha y se va estrechando a medida que se asciende hacia la parte superior
aunque en muchos casos el lado que da al embalse es casi de posición
vertical. La razón por la que existe una diferencia notable en el grosor del
muro a medida que aumenta la altura de la presa se debe a que la presión
en el fondo del embalse es mayor que en la superficie, de esta forma, el
muro tendrá que soportar más fuerza en el lecho del cauce que en la
superficie.
 La inclinación sobre la cara aguas arriba hace que el peso del agua sobre
la presa incremente su estabilidad.
Presas de bóveda o presas en arco: son todas aquellas en las que su propia
forma es la encargada de resistir el empuje del agua. Debido a que la presión
se transfiere en forma muy concentrada hacia las laderas de la cerrada, se
requiere que ésta sea de roca muy dura y resistente. Constituyen las
represas más innovadoras en cuanto al diseño y que menor cantidad de
hormigón se necesita para su construcción.
Cuando la presa tiene curvatura en el plano vertical y en el plano horizontal,
también se denomina de bóveda. Para lograr sus complejas formas se
construyen con hormigón y requieren gran habilidad y experiencia de sus
constructores que deben recurrir a
Según su material:
Presas de hormigón: son las más utilizadas en los países desarrollados ya
que con éste material se pueden elaborar construcciones más estables y
duraderas; debido a que su cálculo es del todo fiable frente a las producidas

4
en otros materiales. Normalmente, todas las presas de tipo gravedad, arco y
contrafuerte están hechas de este material.
Algunas presas pequeñas y las más antiguas son de ladrillo, de sillería y de
mampostería.
En España, el 67% de las presas son de gravedad y están hechas con
hormigón ya sea con o sin armaduras de acero.
La presa de las Tres Gargantas situada en el curso del río Yangzi en China
es la planta hidroeléctrica y de control de inundaciones más grande del
mundo. Se terminó en el año 2009. Una docena de ciudades y miles de
pueblos fueron engullidos por las aguas, obligando a desplazarse a más de
un millón y medio de personas.
Presas de materiales sueltos: son las más utilizadas en los países
subdesarrollados ya que son menos costosas y suponen el 77% de las que
podemos encontrar en todo el planeta.
Son aquellas que consisten en un relleno de tierras, que aportan la
resistencia necesaria para contrarrestar el empuje de las aguas. Los
materiales más utilizados en su construcción son piedras, gravas, arenas,
limos y arcillas aunque dentro de todos estos los que más destacan son las
piedras y las gravas.
Este tipo de presas tienen componentes muy permeables, por lo que es
necesario añadirles un elemento impermeabilizante. Además, estas
estructuras resisten siempre por gravedad, pues la débil cohesión de sus
materiales no les permite transmitir los empujes del agua al terreno. Este
elemento puede ser arcilla (en cuyo caso siempre se ubica en el corazón del
relleno) o bien una pantalla de hormigón, la cual se puede construir también
en el centro del relleno o bien aguas arriba. Estas presas tienen el
inconveniente de que si son rebasadas por las aguas en una crecida, corren
el peligro de desmoronarse y arruinarse.
Presas de Enrocamiento con Cara de Hormigón (o Concreto): Este tipo
de cortinas en ocasiones es clasificada entre las de materiales sueltos; por
su forma de ejecución y su trabajo estructural son diferentes. El elemento
de retención del agua es una cortina formada con fragmentos de roca de
varios tamaños, que soportan en el lado del embalse una cara de hormigón
la cual es el elemento impermeable. La pantalla o cara está apoyada en el
contacto con la cimentación por un elemento de transición llamado plinto,
que soporta a las losas de hormigón. Este tipo de estructura fue muy
utilizada entre 1940 a 1950 en cortinas de alturas intermedias y cayó en
desuso hasta finales del siglo XX en que fue retomado por los diseñadores y
constructores al disponer de mejores métodos de realización y equipos de
construcción eficientes.

5
Según su aplicación:
 Presas filtrantes o diques de retención: son aquellas que tienen la
función de retener sólidos, desde material fino, hasta rocas de gran
tamaño, transportadas por torrentes en áreas montañosas, permitiendo
sin embargo el paso del agua.
Presa filtrante de hormigón en un torrente de los
Alpes
 Presas de control de avenidas:
son aquellas cuya finalidad es
la de laminar el caudal de las
avenidas torrenciales, con el fin
de que no se cause daño a los
terrenos situados aguas abajo
de la presa en casos de fuerte
tormenta.
 Presas de derivación: El
objetivo principal de estas es
elevar la cota del agua para
hacer factible su derivación,
controlando la sedimentación
del cauce de forma que no se
obstruyan las bocatomas de
derivación. Este tipo de presas
son, en general, de poca altura
ya que el almacenamiento del
agua es un objetivo secundario.
 Presas de Almacenamiento: El objetivo principal de éstas, es retener el
agua para su uso regulado en irrigación, generación eléctrica,
abastecimiento a poblaciones, recreación o navegación, formando grandes
Presa De Derivación En El Río Mosa.
En la foto, la bocatoma está en la margen
derecha del río. La estructura que atraviesa el
río sirve para crear un pequeño represamiento
para garantizar el funcionamiento de la
bocatoma.

6
vasos o lagunas artificiales. El mayor porcentaje de presas del mundo, las
de mayor capacidad de embalse y mayor altura de cortina corresponden a
este objetivo.
 Presas de Relaves o Jales: Son estructuras de retención de sólidos sueltos
y líquidos de desecho, producto de la explotación minera, los cuales son
almacenados en vasos para su decantación. Por lo común son de menores
dimensiones que las presas que retienen agua, pero en algunos casos
corresponden a estructuras que contienen enormes volúmenes de estos
materiales. Al igual que las presas hidráulicas tienen cortina (normalmente
del mismo tipo de material), vertedero, y en vez de tener una obra de toma
o bocatoma poseen un sistema para extraer los líquidos.
CAPITULO II.
CLASIFICACIÓN DE CORTINAS EN PRESAS DE TIERRA Y
ENROCAMIENTO, DE MATERIALES COMPACTADOS.
Presa Alvaro Obregon, Mexico.

7
Atendiendo al procedimiento de construcción, son dos los tipos de cortina:
la de relleno hidráulico y la de materiales compactados.
2.1. PRESAS DE RELLENO HIDRÁULICO.
Como antes se menciono sobre este tipo de presas solo hablaremos de forma
rápida para que se tenga conocimiento de las diferencias entre estos tipos
de presas.
Su característica fundamental es que los materiales integrantes de la
sección, incluyendo los finos del corazón y los granulares relativamente
gruesos de los respaldos permeables, son atacados en la cantera,
conducidos a la cortina y colocados en ella por medios hidráulicos. Con la
creación de un estanque al centro del terraplén y canales de distribución
que parten del talùd exterior; se logra una disposición adecuada del material
explotado en cantera. Manteniendo un control estricto de las pendientes en
los canales de distribución, los fragmentos más gruesos se depositan en la
vecindad de los taludes exteriores, la fracción arcillosa o limosa se
sedimenta en las partes centrales, y entre esta y la masa granular queda
una zona de tracción. Teóricamente la solución es atractiva. En la práctica,
son varios los factores que influyen en la construcción de la estructura,
algunos de ellos de difícil vigilancia
Cantera. Debe presentarse a un ataque hidráulico con “chiflones” o
“monitores”, tener composición granulometría aceptable y homogénea.
Estos dos últimos requisitos son indispensables. El primero pude
sustituirse por una explosión a base de explosivos, realizada en forma
racional para obtener el producto buscado. Pero no todas las canteras
pueden servir a este propósito, y antes de tomar una decisión es necesario
hacer pruebas en el campo, suficientemente amplias para que resulte
respectivamente de una explotación en gran escala y permitan determinar
variaciones en la composición del material.
Transporte. Para que la condición de los materiales pueda realizarse
económicamente por medio de una corriente de agua, se requiere disponer
de un desnivel entre la cantera y la cortina, adecuado para mantener
velocidad alta. Esta limita el tamaño máximo de los fragmentos que se
incorporan a la presa.
Como no siempre existe ducha condición, puede ser costeable explotar dicha
cantera con explosivos, cargar el producto en camiones, transportarlo a la
cortina y formar en ellos montones que se atacan con chiflones para repartir
el material por sedimentos, desde los taludes exteriores hacia el centro de
la sección. Este procedimiento, conocido con el nombre de semihidráulicos,
es más caro, pero tiene ventajas importantes sobre al anterior; al permitir
clasificar los materiales en el camión y distribuirlos mejor en el sitio.

8
Terraplén. Puesto que la colocación de los materiales en la cortina se realiza
por sedimentación debe ser estricto el control de la velocidad del agua en
las diferentes partes de la cortina; de otro modo, puede presentarse el caso
de que se deposite al centro una capa de arena, o bien, se formen lentes de
materiales. Las fronteras de los que deben considerar es el núcleo
impermeable y las secciones permeables son; en general, variables. Las
oscilaciones son causadas por cambios en la composición de la cantera y
fallas de vigilancia en las pendientes de los canales de distribución y del
terreno sobre el que escurre la suspensión del material.
Sección de la cortina. El corte que se muestra en la figura es típico de este
tipo de estructura. N o sería posible destacar en forma precisa las fronteras
de los diversos materiales componentes, pues debido al procedimiento de
colocación, de los tamaños grandes se pasa gradualmente al suelo fino que
ocupa la zona central.
Para hacer verificaciones de estabilidad, es indispensable determinar el
límite entre los materiales granulares y los cohesivos, indicando en la figura
con líneas irregulares. La ubicación de estas fronteras se obtiene a partir de
la composición granulométrica media del material que se va a usar en la
construcción, estableciendo la proposición en que se encuentra los dos tipos
de suelos.
De acuerdo con la clasificación del MIT, sí la granulometría es la que
corresponde con las derivaciones señaladas por las curvas adyacentes, se
concluyen que el corazón tendría taludes de 0.5:1, en promedio, con valores
extremos probables de 0.60:1 y 0.35:1. La separación de los materiales
friccionantes y cohesivos corresponden al tamaño de 0.06mm, o sea a la
división entre los limos y arenas finas. Los taludes exteriores del ejemplo
son conocidos de antemano, así como la relación de vacíos de las diferentes
fracciones separadas por sedimentación.
Las consecuencias de una variación importante en la cantera, o bien de un
control deficiente de la distribución de los materiales en la cortina, se
exhiben a continuación.

9
Nota. La disponibilidad de materiales, equipo y personal experimentado,
puede hacer que este procedimiento de construcción resulte atractivo por
razones de costo. Sin embargo, son varias las desventajas que ameriten
análisis.
Lo más importante es que todos los materiales son colocados en estado
suelto. Por tanto, puede decirse que la resistencia al corte es menor y tanto
la compresibilidad como la susceptibilidad a licuación, mayores que en
cortinas de materiales compactados. En general, el volumen de una presa
construida por este método es superior que otra de la misma altura realizada
compactando los materiales. Las fallas de las presas de relleno hidráulico,
Fort Peck en EUA y Necaxa en México, han desprestigiado este tipo de
construcción.
El abatimiento de los costos de colocación de capas y de desarrollo de
equipos de compactación cada vez más eficientes ha contribuido a que la
alteración de presas de relleno hidráulico haya quedado al olvido, en las dos
últimas década; Sin embargo, existe la tendencia a revivir e método
aplicando nuevas técnicas de colocación y compactación de los materiales
bajo aguas para formar zonas que resulten impermeables (presa Aswan,
Egipto).
2.2. PRESAS DE MATERIALES COMPACTADOS.
La compactación de la tierra fue aplicada en Europa a principios del siglo
XIX. En Inglaterra, hacia 1820, se usaron rebaños de ovejas;
posteriormente, rodillos pesados de concreto o fierro. Dicha practica fue
llevada a California, EUA, por ingenieros europeos y aplicada en 1860. En
ese mismo Estado se desarrolló el rodillo pata de cabra (1950, con clavos de
durmientes de unos 15 cm de longitud. Los resultados fueron satisfactorios
y en 1970 se compactó la presa Drum, con este tipo de rodillo.
En esa época no se conocía la influencia del contenido de aguas del suelo
en la compactación. Varias presas construidas en Estado Unidos colocando
la tierra sin controlar la humedad fallaron al entrar en operación; en la
actualidad se supone que la estructura tenía capas compactadas en estados
seco y otras húmedas construidas durante el periodo de lluvias. En EUA
nacieron varias tendencias respecto, una proporcionado la colocación de la
tierra con tal contenido de agua que era realmente lodo, y otra, aceptando
el suelo en su condición natural, que en las zonas áridas esta muy próximo
al estado seco. Por su interés histórico, son dignas de atención las notas de
Sherard (1952) en su tesis doctoral sobre el comportamiento de presas de
tierra. Hasta que Proctor público en 1933 los resultados de sus estudios
sobre compactación, los ingenieros comprendieron la importancia de ciertos
parámetros como la humedad óptima y la energía de compactación en las
propiedades mecánicas de los suelos. Los nuevos conceptos tuvieron de los
suelos. Los nuevos conceptos tuvieron una difusión rápida.

10
Pronto se comprendió que no había razón para colocar los filtros y las
transiciones sin compactar, y se desarrollaron rodillos vibraciones
adecuados para este trabajo.
Hasta hace una década era usual exigir la colocación en capas de 20 a 30cm,
transmitidas con las bandas de un tractor D8 o equivalente.
La mayoría de las estructuras, tienen enrocamientos colocados a volteo, en
capas de espesor variable entre 2.5 y 5.0m, extendidas con tractores.
Las especificaciones de presas en construcción desde 1970, disponen que
las zonas de grava y arena o enrocamiento con partículas de tamaño menor
de 30 cm., se coloquen en capas de 50 cm. De espesor y compacten con
rodillo liso vibratorio de 10 ton. Esto da una idea de la evolución observada
de las presas de materiales compactados. Dicho está ligado estrechamente
a los estudios de laboratorio sobre las propiedades de suelos sometidos a
compactación y, desde hace menos de una década, a las investigaciones del
mismo tipo aplicadas a los suelos granulares gruesos. Paralelamente se
construyen equipos adecuados, tales como rodillos pata de cabra, lisos, con
vibradores y sin ellos; de llanta de hule, algunos que pesan 10ton. Pisones
neumáticos, tractores con banda metálica o llanta neumática, etc. Estos,
conjuntamente con la fabricación de camiones de veloces de gran tamaño
(17m 3 de capacidad), palas mecánicas y cargadores eficientes, y el desarrollo
de métodos más racionales para la exploración de roca, han permitido
reducir los costos al mismo tiempo construir las presas en lapsos más
cortos.
Las características de la seccionen una presa de materiales compactados
dependen de la disponibilidad de suelos y rocas, de las propiedades
mecánicas, de la topografía del lugar y de las condiciones geológicas. A
continuación se describen secciones típicas y se indican las razones
principales que influyen en su elección.
2.2.1. Presas Homogéneas.
Construidas casi exclusivamente con tierra compactada, tiene por lo menos
una protección contra el oleaje en el talud de aguas arriba. Fue el tipo usual
de estructura en el siglo pasado. Por condiciones propias de la cimentación
y de los materiales disponibles se construyen cortinas importantes de este
tipo en la actualidad, con algunas modificaciones que se indican a
continuación.

11
2.2.2. Presas homogéneas con filtros.
Con objeto de que el flujo de agua a través de la masa de tierra no intercepte
el talud de aguas abajo, con los inconvenientes que se analizaran más
adelante; la versión moderna de la presa homogénea es la que se muestra a
continuación. Tiene en la base del terraplén un filtro formado con arena bien
graduada; el espesor y longitud de este elemento son susceptibles de diseño
mediante estudios de flujo en la masa de tierra.
Cuando los materiales que se usan en la cortina son sensibles al
agrietamiento y la presa se cimienta sobre suelos compresibles o existen
otras razones para prever la formación de grietas en el terraplén, se han
incluido en el un dren vertical o chimenea, que se conecta en un filtro
horizontal, o bien a un sistema de drenes alojados en la cimentación. Se
interceptan así las grietas transversales a la cortina, y en el agua que pueda
circular por ellas se conducen por los drenes aguas abajo, sin correr el riesgo
de una peligrosa tubificación en la masa de tierra.

12
Una condición de trabajo importarte en las presas homogéneas es el
“vaciado rápido”. La acción tiene lugar en el talud de aguas arriba; al tratar
el problema se estudiarán métodos para determinar su efecto en la
estabilidad. En época reciente se ha recurrido a la colocación de filtros en el
interior de la masa próxima al parámetro mojado, para reducir las fuerzas
de filtración en dicho talud.
2.2.3. Presas de materiales graduados.
Se ha dado este nombre a las presas en que los materiales se distribuyen
en forma gradual, de los suelos finos en el corazón, pasando por los filtros
y transiciones en el enrocamiento, en los que también se trate de colocar el
material respetando la misma idea. Esto no siempre puede lograrse, pues
depende de que se tenga en el sitio la serie de materiales antes descritos.

13
2.2.4. Presa de enrocamiento.
Las presas de enrocado tienen características intermedias entre las presas
de gravedad y las presas de tierra. La presa de enrocado tiene dos
componentes estructurales básicos: una membrana impermeable y un
terraplén que soporta a la membrana. El dique generalmente consiste en
una sección aguas arriba de piedra seca o mampostería y una sección aguas
abajo de enrocado suelto.
La sección de las presas de enrocado incluye un elemento impermeable
discreto de relleno de tierra compactada, concreto esbelto o una membrana
bituminosa. La designación como "presa de roca" o "presa de enrocado" es
apropiada cuando más del 50% del material de relleno se pueda clasificar
como roca, es decir, material resistente a la fricción de granulometría
gruesa, como en el caso de piedras de naturales permeables compactadas o
descargadas.
La práctica moderna es especificar un enrocado bien graduado, de alta
compactación en capas más bien delgadas mediante un equipe pesado. En
esencia el método de construcción es, por tanto, similar al de una presa de
relleno de tierra.
Las masas de roca en estas presas son voluminosas comparadas con el
corazón impermeable. Este puede ocupar la parte central, o bien ser
inclinado hacia aguas abajo. Se prefiere dicha forma por su facilidad de
construcción, pues disminuye las interferencias del tránsito de quipo dentro
de la cortina, y en algunos casos el programa receptivo se adapta mejor a
las condiciones climáticas del lugar. Debe tenerse presente que la roca
puede colocarse en época de lluvia o nieve, mientras que ese trabajo es
prácticamente imposible en el corazón, a menos que el proyecto de la cortina
tolere fuerte discrepancias en la humedad del suelo o se adopten
precauciones especiales.

14
Un caso límite de este tipo es la presa de enrocamiento con pantalla
impermeable, sea de concreto o de asfalto, en el parámetro mojado.
También se han construido estructuras con un muro de concreto o de
mampostería, lleno o celular, al centro.
Un problema típico de las primeras es la junta de la pantalla con la
cimentación y empotramientos. Los asentamientos diferenciales son causa
de roturas en la unión y por tanto de filtraciones. Este problema es de tal
importancia que a menos que sea factible vaciar la presa para realizar
reparaciones después de los primeros años de funcionamiento, no es un

15
diseño aceptable. Por razones semejantes, los muros interiores sufren
fracturamiento y siempre causan filtraciones.
La compactación de los enrocamientos puede ocasionar que, en un futuro
no lejano, dichos problemas se reduzcan a su mínima expresión y resulte
una solución conveniente.
La presa de enrocamiento con corazón de tierra compactada, central o
inclinada, son las más altas ejecutadas por el hombre. En la URSS, la presa
Nurek, actualmente en construcción, tendrá 300m de altura; la de Oroville,
en EUA, y Mica en Canadá son de más de 200m sobre el lecho del río.
En México las presas de, El Infiernillo, La Angostura y Netzahualcoyotl
alcanzan cerca de 150m. La PRESA Furnas, Brasil, de corazón inclinado, es
de 130m aproximadamente.
2.2.5. Presas con Delantal o con Pantalla.
Es frecuente encontrar depósitos de aluvión permeables en él cause del río.
Cuando su espesor es menor de 20m, se prefiere llevar el corazón
impermeable hasta la roca mediante una trinchera, como es el caso de la
presa Álvaro Obregón, Sonora y El Infiernillo sobre el río Balsas. Pero si tales
depósitos son gruesos o muy permeables, como ocurre en la presa Abelardo
L. Rodríguez, Son. , Y José M. Morales (La Villa), Michoacán, ambos del
orden de 80m de espesor y coeficiente de permeabilidad de 10¹ y 1 cm/ seg.
En promedio, respectivamente, no sería económico excavar trincheras.
Entonces, hay dos tipos de solución:
a) El delantal de arcilla compactada, prolongación horizontal del corazón
hacia aguas arriba.
b) La pantalla impermeable formada a base de inyecciones (Serre Poncon,
Francia), o bien con pilotes o muros de concreto simple colados in situ (La
Villata), o por último, sustituyendo l agrava y arena del río por lodo en una

16
trinchera de 3m de ancho excavada a través del cauce (Las Tórtolas,
Durango).
Los métodos de construcción en los tres casos son muy especializados. La
presa de Aswan, en Egipto, combina el delantal de tierra compactada con
pantallas de inyecciones.
La adopción de los tipos de presas de tierra y roca descritos responde, mas
que a una idea preconcebida, a la conveniencia de construir una estructura
económica y segura con los materiales que existen en la vecindad de la
boquilla, teniendo en cuanta las condiciones geológicas y de cimentación
que en ella prevalecen. Por tanto, no es posible anticipar soluciones sin
conocer las características de la roca en los empotramientos y el fondo del
rió, las propiedades mecánicas de los materiales que se van a usar y los
volúmenes explotados, así como las condiciones topográficas, hidrológicas y
sísmicas del lugar.
En suma, dicha solución es consecuencia de los estudios de mecánica de
suelos y de rocas aplicados con criterio económico en la obtención de la
estructura que mejor satisface las finalidades del proyecto y cumple con
requisitos mínimos de seguridad sancionados por la experiencia adquirida
previamente en este tipo de obras.

17
2.3. DEFINICIÓN DE TÉRMINOS.
La mayoría de los términos que se utilizarán, frecuentemente aparecen
ilustrados en la figura y se describen a continuación.
Cortina o presa. Ambos términos se emplearán como sinónimos, para
designar la estructura que tiene por objeto crear un almacenamiento de

18
agua o derivar el río. En algunos casos, a fin de evitar excesivas repeticiones,
se usará la palabra terraplén.
Boquilla o sitio. Lugar escogido para construir la cortina.
Sección de la cortina. En general, es cualquier corte transversal de la presa;
pero a menos que se especifique la estación o escurrimiento de dicho corte,
es la sección de máxima altura de la cortina.
Altura de la cortina. Se define como la distancia vertical máxima entre la
corona y la cimentación, la cual no necesariamente coincide con la medida
desde el cauce del río, por la presencia de depósitos aluviales.
Corona o cresta. Es la superficie superior de la cortina que, en ciertos casos,
puede alojar a una carretera o la vía de un ferrocarril; normalmente, es parte
de la protección de la presa contra oleaje y sismo, y sirve de acceso a otras
estructuras.
Talud. Es cualquier plano que constituye una frontera entre los materiales
de la cortina o con el medio circundante. Se medirá por la relación de
longitudes entre el cateto horizontal y el vertical; por ejemplo, un talud 3.5:1
significa que la cotangente del ángulo que forma el plano o traza con la
horizontal es de 3.5.
Corazón impermeable. También llamado núcleo de tierra, es el elemento
de la presa que cierra el valle al paso del agua contenida en el embalse o
vaso.
Respaldos permeables. Son las masas granulares que integran con el
corazón impermeable, la sección de la cortina. Pueden estar formados, como
es el caso de la fig. 16, por filtros, transiciones y enrocamientos.

19
NAME: Abreviación del nivel de aguas, máxima extraordinario; Es la
evaluación del agua en el vaso cuando la presa está llena y además funciona
el vertedor a su máxima capacidad. Hay otros niveles usuales en presas,
como son el de aguas máximas ordinarias (CV), el nivel medio de operación,
el mínimo de operación y el máximo azolves. La diferencia entre la elevación
de la corona y el NAME es bordo libre.
2.4. TIPOS DE SECCION.
Es costumbre llamar " sección de una presa de tierra " a la forma que resulta
de un corte vertical y transversal del eje de la presa.

20
La distribución de los materiales debe satisfacer los requisitos de buen
funcionamiento y mínimo costo, lo cual depende, para cada sitio en,
particular, las propiedades mecánicas, volúmenes y distancias de acarreo
de los materiales disponibles y de las características de la cimentación.
Las posibles combinaciones de estos factores dan lugar a un sin numero de
secciones, pero estas pueden agruparse en tipos, adaptables a los diversos
conjuntos de combinaciones que prevalezcan en distintos sitios, de manera
que se cumplan satisfactoriamente los requisitos de seguridad y economía.
Es frecuente que el diseñador tenga que comparar entre si mas de un tipo
de sección y algunas de sus variantes, antes de llegar a la solución mas
conveniente.
Desde el punto de vista del funcionamiento de una presa de tierra, importa
al ingeniero que lo materiales disponibles en un sitio dado, se distribuyan
en la sección de manera tal que resulte una presa capas de soportar los
efectos exteriores a que estará sometida y de retener el agua; es decir, una
presa estable e impermeable.
La estabilidad depende, principalmente, aunque no únicamente, como se
verá más adelante, de la resistencia de los materiales al esfuerzo cortante,
mientras que la estanqueidad está íntimamente asociada a su
permeabilidad.
Es frecuente que los materiales resistentes al corte, ejemplificados por
aquellos que están constituidos predominantemente por granos
macroscópicos, sean también los mas permeables e inadecuados para
proporcionar estanqueidad y que, los materiales de mínima permeabilidad,
capaces de cumplir esta función, ejemplificados por los suelos constituidos
principalmente por partículas microscópicas, sean los de mínima resistencia
al corte.
En raras ocasiones, se han empleado materiales formados por una
combinación natural de partículas gruesas y finas, en proporciones tales
que hacen a esos suelos impermeables y, a la vez, a la resistencia al esfuerzo
cortante
Atendiendo a las funciones que desempeñan los materiales en la sección, se
distinguen aquí los siguientes tipos básicos de secciones de presa de tierra.
2.4.1. Sección homogénea.
Constituida en su mayor parte en un solo suelo que proporciona
simultáneamente la impermeabilidad y estabilidad necesarias. Se emplean
en ese tipo de sección suelos finos, limosos y arcillosos y suelos gruesos con
alto contenido de finos, que tienen baja permeabilidad.

21
Normalmente intervienen, en volúmenes menores, otros materiales
auxiliares (enrocamiento, gravas y arenas) que contribuyen a proteger al
elemento principal Fig. 17.
2.4.2. Sección graduada
Cuando se dispone de volúmenes suficientes de suelos con diferente
permeabilidad, éstos pueden distribuirse en la sección de acuerdo con su
permeabilidad, como lo muestra, el esquema. Fig. 18. Se distingue en la
sección graduada en varias zonas que desempeñan diferentes funciones: la
zona uno, proporciona la impermeabilidad y una parte de la estabilidad,
dependiendo de sus propiedades mecánicas, se emplean en ella suelos finos,
limosos o arcillosos, o suelos gruesos con alto contenido de finos que les
comunica baja permeabilidad. La zona 2 está formada por suelos
permeables o semipermeables, cuyas permeabilidades del orden de 100
veces o mayor que la zona 1. Se utiliza grava y arenas de buena calidad o
graduación, con bajo contenido de finos o limpias. Esta zona funciona como
filtro protector de la zona 1 y proporciona una parte de la estabilidad es
además un elemento de transición entre la zona 1 y 3. Esta ultima, formada
por materiales pesados y de alta resistencia al corte, aporta, junto con la
zona 2, la mayor parte de la estabilidad. La zona 3 se forma con grava
gruesa, mezcladas de grava, arena y voleos o enrocamiento. Los
enrocamientos auxiliares, indicados con él numero 4, sirven de protección
contra erosión del oleaje de la lluvia al resto de la sección, pudiendo algunas
veces ser sustituidos en esta función por el material de la zona 3, cuando
ésta queda formada por enrocamiento.
2.4.3. Sección Mixta.
Integrada por un corazón impermeable, formadas por materiales como los
que se emplean en la sección homogénea, que contribuye poco a la
estabilidad, y respaldos muy importantes de enrocamiento o boleos, gravas
y arenas, de alta permeabilidad, que aporta la mayor parte de estabilidad,
con su alta resistencia al corte. Los respaldos de enrocamiento se separan
del corazón, por capas de poco espesor que funcionan como filtros. Si los
respaldos están formados por mezclas de gravas, arena y cantos rodados,
se puede suprimir los filtros Fig. 19.
Las condiciones de la cimentación comunican a estos tres tipos básicos
algunas variantes dignas de mencionarse. En los casos que la cimentación
está formada por depósitos permeables de poco espesor, como los suelos
gruesos, limpios, éstos se interceptan con una prolongación, hacia abajo,
del corazón o elemento impermeable. Esta variante reduce el gasto de
filtración a través de la cimentación y el gradiente hidráulico medio. La
adición de filtros, construidos con gravas y arenas de buena graduación ya
sea en forma de delantales, o filtros al pie de talud de aguas abajo,
constituye otras variantes de las formas generales.

22
Es evidente que, dependiendo de los materiales disponibles en el sitio,
pueden hacerse diversas combinaciones de los tres tipos de sección básicos
y sus variables.
1. – Materiales permeables.
2. – Material permeable, bien graduado.
3. – Enrocamientos.
4. – Enrocamiento.
5. – Roca fina (grava).
CAPITULO III.
ESTUDIOS BÁSICOS
3.1. PRINCIPIOS DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE PRESAS DE TIERRA
Y ENROCAMIENTO.

23
Los métodos que se siguen en la actualidad para diseñar una presa de tierra y
enrocamiento son el resultado de la experiencia, basada principalmente en la
observación del comportamiento de este tipo de estructuras. El origen de este
resultado se desconoce. Sin embargo, algunos reportan que los chinos construían
ya presas de tierra desde hace unos 2000 años. Desde entonces y hasta principios
del presente siglo el diseño era puramente empírico, en muchos casos, como lo ha
demostrado el estudio de algunas fallas ocurridas, con un desconocimiento casi
completo de las características de los materiales que intervienen en la construcción
y de los diversos fenómenos a que dichos materiales estaban sujetos. Tal situación
daba por resultado un número considerable de fallas desastrosas y creaba la
impresión de que una presa de tierra y enrocamiento no era una estructura digna
de confianza en cuanto a seguridad.
En el primer cuarto de este siglo, con la aparición de la Mecánica de Suelos, el
diseño de las presas de tierra entró en una etapa en la que el empirismo se ha ido
sustituyendo con el conocimiento de las propiedades de los suelos y el análisis de
las causas que han provocado las fallas ocurridas en el pasado, para dar lugar a los
métodos modernos de diseño y construcción, que permiten al ingeniero realizar ese
tipo de obras con tanta o mayor seguridad que la que puede ofrecer una presa de
concreto. Esto resulta particularmente cierto en aquellos casos en que las
condiciones de la cimentación no permitirían construir una presa de concreto
segura.
Lo anterior no implica, en modo alguno que los problemas inherentes al diseño y
construcción de las presas de tierra y enrocamiento están totalmente resueltos en
la actualidad. Por el contrario, aún queda mucho por hacer a este respecto, como
se verá al entrar en materia en páginas subsecuentes, cuya finalidad es exponer,
en forma breve, los principios básicos de los métodos actuales de estabilidad de
taludes en las cortinas, haciendo especial hincapié en la relación que existe entre
dichos y los fundamentos de la Mecánica de Suelos.
3.1.1. Datos para el proyecto.
Los datos necesarios para el proyecto de una presa de tierra que se discuten a
continuación, y se describen los estudios de las cimentaciones y las fuentes de
materiales de construcción. El detalle necesario y la precisión de los datos estarán
gobernados por la naturaleza del proyecto y su propósito inmediato; es decir, si el
proyecto se va a utilizar como base de un presupuesto para determinar su costo y
viabilidad, si el proyecto es para obtener datos de construcción, o si va a servir para
un objeto intermedio.
La extensión de los estudios de las cimentaciones y fuentes de materiales de
construcción también estará gobernada por la complejidad de la situación.
3.1.2. Bases para el proyecto.
El principio básico de proyecto es construir una estructura, satisfactoria y funcional
al costo total mínimo. Se debe dar la debida consideración a las necesidades de
mantenimiento, de manera que las economías obtenidas en el costo inicial de

24
construcción no resulten en costos excesivos de mantenimiento. Estos últimos
casos variarán con el tipo de protección de los taludes de aguas arriba y aguas
abajo, los dispositivos de drenaje, y con el tipo de estructuras accesorias y el equipo
mecánico. Para que el costo sea mínimo, el dique debe proyectarse para la máxima
utilización de los materiales más económicos de que se disponga, incluyendo los
materiales que deban excavarse para sus cimentaciones y las de las estructuras
auxiliares.
Las presas de tierra y enrocamiento deben ser seguras y estables durante todas las
fases de la construcción y de la operación del vaso. Para lograrlo, se deben
satisfacer los siguientes requisitos:
1. El terraplén debe estar asegurado contra el rebasamiento durante las avenidas
de proyecto, disponiendo suficiente capacidad en el vertedor de demasías y en las
obras de toma.
2. Los taludes de los terraplenes deben ser estables durante la construcción y en
las condiciones que se presenten durante la operación del vaso, incluyendo el
rápido desembalse en el caso de las presas de almacenamiento.
3. El terraplén deberá proyectarse de manera que no produzca esfuerzos excesivos
la cimentación.
4. Se deben controlar las filtraciones a través del terraplén, de la cimentación y
estribos, para que no se produzca erosión interna y por lo mismo no haya derrumbes
en el área donde las filtraciones emergen. La cantidad de agua perdida por tracción
debe controlarse para que no interfiera con las funciones proyectadas para la obra.
5. El terraplén debe estar asegurado contra el efecto de rebasamiento por el oleaje.
6. El talud de aguas arriba debe estar protegido contra la erosión producida por
oleaje, y la corona y el talud de aguas abajo deben estar protegidos contra erosión
producida por el viento y la lluvia.
Las presas de tierra proyectadas para satisfacer las anteriores condiciones serán
permanentemente seguras, siempre que se empleen los métodos de construcción
y de control correctos.
3.2. NORMAS GENERALES DE CONSTRUCCIÓN
El proceso de construcción de una presa de tierra comprende las siguientes etapas:
1. Limpia de la cimentación y desvío del río.
2. Excavación de trincheras, a través de depósitos permeables, cuando éstas son
necesarias.
3. Tratamiento de la cimentación.
4. Colocación de los materiales que constituyen al cuerpo de la cortina.
Los procedimientos de construcción que se sigan en cada una de las etapas, deben
satisfacer todos los requisitos de diseño estudiados con anterioridad. Es por ello

25
conveniente tratar brevemente algunos aspectos relativos a la construcción,
estableciendo los criterios a seguir en cada una de sus etapas.
3.2.1. Limpia de la cimentación
Estos trabajos tienen por objeto garantizar el buen contacto entre las zonas
impermeables de la presa y la roca de su cimentación, eliminando, mediante
excavación, la tierra vegetal ó la roca que se encuentra alterada ó fracturada en la
superficie. La profundidad de excavación en la roca intemperizada debe
establecerse exclusivamente en función de las condiciones locales, ya sea que
éstas hayan sido descubiertas durante el estudio geológico previo ó que se
manifiesten al iniciarse las excavaciones.
Se especifica por lo general una excavación mínima de 1.50 m. y hasta de
3 m. de profundidad, para remover la roca suelta ó fuertemente fisurada, que se
encuentre en la zona del contacto de los materiales impermeables; aunque, en
ocasiones se requiere llegar a mayores profundidades para encontrar la roca sana,
en algunas zonas del área de contacto; tal es el caso de la presa de la Vega, que
muestra la figura 10. Las especificaciones sobre este particular no deberán ser
nunca inflexibles y, aun en el caso de disponer de amplios estudios previos, el
ingeniero deberá estar siempre a la expectativa de condiciones geológicas
imprevistas.
3.2.2. Desvió.
Es común que, simultáneamente con las operaciones de limpia de la cimentación
se inicien los trabajos necesarios para desviar la corriente del río, en preparación
de los trabajos de excavación subsecuentes que haya necesidad de ejecutar. La
obra de desvío consiste generalmente en uno ó varios túneles a través de la ladera,
que podrán utilizarse posteriormente para alojar la obra de toma, ó bien en zanjas
a cielo abierto excavadas al pie de alguna ladera que permitan construir un canal
de desvío localizado sobre roca sana; es frecuente que dicho canal se emplee
también para alojar los conductos de la obre de toma cuando se trata de conductos
que pasan a través del cuerpo de la cortina; véanse los esquemas de las figuras 11
y 12. En todos estos trabajos de excavación en la roca, debe restringirse en lo
posible el empleo de dinamita, ya que el abuso de los explosivos se traduce en
incremento importante del fisuramiento, lo cual empeora las condiciones de
permeabilidad de la cimentación. Una vez terminados todos los túneles ó tajos de
desvío, se construyen las ataguías de aguas arriba y aguas abajo para conducir el
agua del río a través de la obra de desvío y mantener en seco el sitio, de manera
que puedan realizarse la operaciones de limpia y preparación de la cimentación en
la zona del cauce. Dichas ataguías son pequeñas presas construidas de
enrocamiento ó de grava y arena e impermeabilizadas con una pantalla de material
arcilloso ó limoso, en el lado mojado correspondiente; a menudo, las ataguías pasan
a formar parte de los respaldos ó zonas permeables de la presa posteriormente.
3.2.3. Colocación de los materiales en el terraplén.

26
Una vez que la cimentación se encuentra en las condiciones deseadas se procede
a colocar los materiales que constituirán el terraplén de la cortina. En esta etapa, es
importante cerciorarse de que dichos materiales se coloquen en las condiciones
especificadas por el diseñador, a fin de lograr que sus propiedades mecánicas sean
del mismo orden de magnitud que las previstas en el diseño.
Hasta el presente estas especificaciones han producido resultados satisfactorios,
ya que, el contenido de humedad con que se colocan estos materiales es
suficientemente alto para facilitar el acomodo a los asentimientos diferenciales sin
agrietarse y, el grado de saturación, que resulta generalmente menor de 85 %,
permite asegurar que la mayor parte de los asentamientos debido a la compresión
de los materiales del terraplén se produzcan mediante el proceso de construcción.
Las presiones de poro que se desarrollan en los materiales impermeables durante
la construcción están, de antemano, consideradas en los análisis de estabilidadpara
condiciones iniciales, basados en los resultados de las pruebas triaxiales del tipo
rápido, según se explico con anterioridad.
Cuando se tienen cimentaciones compresibles de las que se esperan
deformaciones posteriores a la construcción y existe el riesgo de asentamientos
transversales del corazón impermeable es deseable obtener materiales capaces de
adaptarse a las deformaciones diferenciales que se producirán en el futuro, sin que
se desarrollen agrietamientos, para tal fin es conveniente aumentar el contenido de
agua en colocar los materiales del corazón impermeable a valores que exceden de
la humedad óptima de 2 en 2 al 4 %. En las zonas permeables de la cortina,
constituidas por grava y arena, debe alcanzarse una compacidad relativa superior
al 70 % con objeto de garantizar que los asentamientos de estas zonas sean
mínimos y que no se reducirán problemas de licuación.
Los enrocamientos deben colocarse a volteo, procurando que la roca contenga el
mínimo posible de finos, por lo que es recomendable, en caso de que el banco de
roca este contaminado de limos y arcillas, se someta la roca a un lavado previo
antes de depositarse en la cortina.
CAPÍTULO IV.
NOCIONES PRELIMINARES PARA LA ESTABILIZACION DE LAS
CORTINAS EN PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO.
4.1. CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES
Al hacer el diseño de una presa de tierra y enrocamiento, el ingeniero debe tener
presentes una serie de propiedades de los materiales de que dispone para formar
el cuerpo de la presa y de los que existen en su cimentación. Podrían mencionarse,
por ejemplo, propiedades como la permeabilidad, resistencia al corte, la
compresibilidad etc. Las cuales tienen un amplio rango de variación en los
diferentes tipos de suelos. De aquí que sea conveniente, antes de entrar en los

27
problemas de estabilización, tratar acerca de la clasificación de suelos con el objeto
de tratar con diferentes factores que afectan sus propiedades mecánicas, al mismo
tiempo que se establezca una convención para ordenarlos en grupos con
características semejantes.
De las diversas convenciones que existen para clasificar a los suelos, se ha elegido
aquí el sistema conocido como "Sistema Unificado de Clasificación de
Suelos"(S.U.C.S), no sólo por considerársele uno de los más descriptivos sino que,
además, por haber sido adoptado por varias organizaciones interesadas en este
campo de la ingeniería, facilita el intercambio de información sobre el tema.
Con objeto de explicar mejor el sistema de clasificación antes mencionado, y que
su aplicación sea de utilidad práctica para el ingeniero, es necesario describir
primero los factores de los cuales dependen, principalmente, las propiedades
mecánicas que a éste le interesan.
4.1.1. Granulometría.
Las propiedades mecánicas de los suelos están íntimamente relacionadas con el
tamaño y la forma de las partículas que los integran.
Un suelo puede estar constituido predominantemente por partículas de tamaños
muy semejantes entre sí, o bien, puede encontrarse con él una gran diversidad de
tamaños, variando desde aquellos que no son visibles aun con los mejores
microscopios ópticos (partículas coloidales) hasta piedras de 8 a 10 cm. Si se hace
pasar una porción de suelo a través de una serie de mallas o tamices de aberturas
conocidas, como los que indica la tabla 1, en cada una de ellas se irán deteniendo
partículas cuyo tamaño es mayor que la abertura de la malla que los retiene y menor
que la inmediata superior.
 Esta cifra corresponde al número de hilos por pulgada que forman a la malla.
Tabla. I. – Aberturas de mallas del sistema Tyler.
De esta manera puede establecerse la proporción relativa, en peso, de los diversos
rangos de tamaño que constituyen el material en cuestión.

28
Cuando tienen dichas proporciones para un suelo dado se dice que se conoce su
granulometría, o su textura.
4.1.2. Graduación.
Cuando un suelo está constituido por partículas de gran variedad de diámetros, se
dice que el suelo es de buena "graduación". La curva granulométrica es continua y
suave. Si la curva presenta tramos horizontales o verticales significa,
respectivamente, que falta o predomina cierto rango de tamaños y se considera un
suelo de "mala graduación".
Una línea vertical significa que ese suelo está formado por partículas de tamaño
muy semejante entre sí y se conoce como "suelo uniforme". Un suelo uniforme es
generalmente más poroso y ligero y menos resistente que otro bien graduado.
4.1.3. Forma.
Independientemente de su tamaño, las partículas del suelo pueden tener formas
redondas, subredondas, angulares o laminares, como se muestra en la figura. La
forma influye en las propiedades mecánicas; por ejemplo: un suelo compuesto en
su mayor parte por granos gruesos (mayores de 4.76 mm.) de forma angular, exhibe
una mejor trabazón entre sus partículas que otro de igual granulometría pero de
granos redondos. Esto se traduce en una mayor resistencia al desplazamiento
relativo de las partículas, en el primer caso. Por lo que respecta a los suelos de las
partículas finas, la forma es aún más importante.
Los coloides de forma laminar alargada poseen propiedades electroquímicas que
son mucho más intensas que en los de forma redondeada. Esta diferencia se refleja
en las propiedades plásticas de los suelos finos.

29
4.1.4. Plasticidad.
Es un hecho bien conocido que, al mojar una tierra constituida por limo y arcilla, se
vuelve blanda, formando lodo que al secarse se endurece en grado variable o se
vuelve polvo.
Estos sencillos fenómenos son, en realidad de naturaleza, físico químico muy
complejo, y que constituye la base de las pruebas desarrolladas por Atterberg para
estudiar las variaciones de la consistencia de los suelos finos con los cambios de
humedad. Atterberg introdujo los siguientes conceptos que se conocen como "
límites de consistencia", o de "Atterberg".
4.1.5. Estructura.
Además de la granulometría, la graduación y la plasticidad, la manera como se
asocian las partículas entre sí, es decir, la estructura del suelo, es también un factor
importante en las propiedades mecánicas, se distinguen tres tipos de estructura: "
La granular”, "La apanalada " y la " La flocúlenla"; que se muestra en la figura La
primera es propia de materiales formados principalmente por granos mayores que
los de limo; la segunda es típica de suelos limosos, uniformes, de estructura suelta,
y la ultima de arcillas coloidales floculentas depositadas en agua.
Pueden encontrarse muchas combinaciones de estos tres tipos de estructura.

30
GRANULAR APANALADA FLOCULENTA
Fig. 21. Tipos de estructuras de los suelos
4.2. SISTEMA UNIFICADO DE CLASIFICACION DE SUELOS (SUCS).
Este sistema, originalmente introducido por el Dr. A. Casagrande como “Sistema de
clasificación de suelos para Aeropuertos”, durante los años de la segunda Guerra
Mundial, fue ligeramente modificado, posteriormente por el “U.S. Army Corps of
Engineers” y el “U.S. Bureau of Reclamation”, para adoptarlo a usos en caminos,
presas de tierra y cimentaciones; actualmente se le conoce como Sistema
Unificado.
Este sistema ofrece la doble ventaja de ser fácilmente adaptable al campo y al
laboratorio, requiriendo poca experiencia y unas cuantas pruebas sencillas para
determinar el grupo al cual pertenece un suelo dado. Por tomar en cuenta la
granulometría, la graduación y las características de la plasticidad, describe a los
suelos de tal manera que es fácil, con un poco de criterio, asociar a cada grupo de
suelo el orden de magnitud de las características mecánicas, más importantes y,
por consiguiente, su adaptabilidad a diversos usos en la construcción.
El cuadro se muestra, en resumen, los principios sencillos en que se basa el sistema
unificado. Comienza por dividir los suelos en dos grandes categorías: suelos
“gruesos” y suelos “finos”. Los primeros son aquellos constituidos por más de 50%,
en peso, de partículas gruesas, considerando como tales las retenidas en la malla
Num. 200(0.074 mm).
En los segundos., las partículas finas, limo y arcilla, constituyen más del 50%.
Los suelos gruesos, también denominados “granulares”, se subdividen en “gravas”
y “arenas” según que, más, o menos del 50% de las partículas gruesas sean
retenidas por la malla Núm. 4.
En el laboratorio pueden precisarse estos datos mediante el análisis granulométrico,
pero en el campo se requiere un apoca de experiencia para apreciar a ojo los
porcentajes relativos de cada uno de los componentes gruesos. Es útil saber que
las partículas de 0.074 mm, son las más pequeñas que pueden distinguirse a simple
vista y que el tamaño de la malla 4 es, aproximadamente, 5 mm.

31
4.3. PROPIEDADES GENERALES DE LAS FRACCIONES DE UN SUELO
Para tener un concepto claro de las propiedades que puede tener una mezcla de
diferentes proporciones de gruesos y finos es muy instructivo conocer las
características de cada fracción de suelo aisladamente.
4.3.1. Gravas y Arenas.
Las gravas y arenas bien graduadas son materiales muy estables y cuando carecen
de finos son muy permeables. Las gravas son más estables y permeables que las
arenas gruesas y estas más que las arenas finas.
Las arenas finas muy uniformes, (mal graduadas) son, en cambio, más permeables
y menos estables que las bien graduadas. Estas propiedades de las fracciones
gruesas dependen mucho de la graduación, forma y tamaño de las partículas.
4.3.2. Limo y arcilla.
El limo y la arcilla constituyen la fracción fina de un suelo y muy pequeñas
proporciones de ellos pueden modificar considerablemente las propiedades de la
fracción gruesa, especialmente su permeabilidad y capilaridad, pues en los suelos
gruesos bien graduados basta un 12% de finos para volverlos prácticamente
impermeables.
Es fácil confundir a la simple vista de un limo con una arcilla cuando se encuentran
secos y pulverizados, pero húmedas se distinguen muy fácilmente mediante tres
pruebas manuales. A continuación se dan las propiedades distintivas de estas dos
fracciones.
Los limos son los finos no plásticos; son sumamente inestables cuando están
saturados, son impermeables y difíciles de compactar y en los lugares de invierno
riguroso existe el peligro de que se hinchen por efecto de la congelación. A
diferencia de las arcillas, en los limos el agua no se adhiere a las partículas con
tanta fuerza, lo cual les proporciona una mayor movilidad; esto hace que, al agitar
una pastilla de limo saturado, en la mano, el agua a parezca rápidamente en la
superficie, dándole una apariencia lustrosa. Cuando esta seca se puede pulverizar
fácilmente entre los dedos y al hacerlo polvo da una sensación al tacto como de
harina. La compresibilidad de un limo compactado depende, en gran parte de la
forma y tamaño de las partículas; cuando estas son grandes y redondeadas es
menos compresible y el limite liquido tiene valores de alrededor de 30%; si son
partículas muy finas como las de la tierra de diatomeas, o laminares como la de los
limos micáceos, es muy comprensible y su limite liquido varia de 50 a 100% o más.
El poder retentivo de la humedad es menor en el limo que en la arcilla y, para igual
valor del límite líquido, el índice de plasticidad es menor que el primero.
Las arcillas son los finos plásticos del suelo y sus características mecánicas se ven
importantemente afectadas por el contenido de humedad, cuando este es alto
poseen una baja resistencia al esfuerzo cortante, mientras que en estado seco la

32
resistencia llega a ser muy considerable, lo cual se comprueba fácilmente al tratar
de desmoronar un trozo de arcilla seca entre los dedos. Por otra parte, al permitir el
secado de una arcilla húmeda, se observa que se contrae con la reducción de
humedad, y se expande cuando esta aumenta. La compresibilidad también varia
con los cambios de humedad, siendo mayor para un contenido de humedad alto.
Estas propiedades de la arcilla se atribuyen al comportamiento de las partículas de
tamaño coloidal (menor que 0.0002 mm) a las cuales el agua se adhiere por
atracción molecular, formando una película de espesor variable según la cantidad
de agua disponible y las características eléctricas del coloide; esta agua
eléctricamente adherida se conoce como agua adsorbida.
Cuando el agua se evapora el espesor de las películas disminuye y las partículas
se acercan entre sí; en cambio, si se dispone de agua abundante el espesor de la
película aumenta y las partículas se separan; esto explica las variaciones del
volumen de la arcilla con las variaciones de humedad. La variación de resistencia al
esfuerzo cortante se atribuye que al cambiar el espesor de las películas de agua
cambia la separación entre películas coloidales y varia la fuerza atractiva molecular
entre ellas y que consecuentemente, su resistencia al desplazamiento; de aquí que,
mientras mayor sea el espesor de las películas, las partículas estén sometidas a
una menor fuerza atractiva y ofrecen una menor resistencia al desplazamiento que
si las películas fueran delgadas.
La variación de la compresibilidad puede también explicarse con los mismos
conceptos; cuando las películas son gruesas el suelo es muy poroso y la resistencia
al desplazamiento relativo de sus partículas más alta, como sucedería si las
partículas de agua adsorbido fuesen delgadas.
La resistencia de una arcilla no solamente varia con el contenido de humedad; si se
toma un trozo de arcilla en estado natural y se le amasa con la mano, sin cambiarle
el contenido de humedad se observa que su resistencia disminuye en mayor o
menor grado, según la clase de arcilla de que se trate y su historia geológica, por
ejemplo, las arcillas volcánicas de un deposito lacustre del Valle de México son
accesibles al premoldeo que las arcillas marinas de Guaymas, otra característica
interesante de la arcilla, desde el punto de vista de la construcción consiste en que
la resistencia que se pierde con el premoldeo se recupera parcialmente con el
tiempo; este fenómeno se le conoce con el nombre de "tixotropía" y es de naturaleza
físicoquímica pero no ha sido bien estudiado todavía.
El cuadro muestra, en resumen, los principios sencillos en que sebasa el sistema
unificado. Comienza por dividir los suelos en dos grandes categorías: suelos
"gruesos" y suelos "finos". Los primeros son aquellos constituidos por mas de 50%,
en peso, de partículas gruesas, considerando como tales las retenidas en la malla
Num. 200(0.074 mm). En los segundos., las partículas finas, limo y arcilla,
constituyen más del 50%.
4.4. CLASIFICACION DE LAS GRAVAS Y ARENAS.

33
Las gravas se clasifican según su graduación, su porcentaje de finos y las
características de plasticidad de estos, en cuatro grupos, cada uno de los cuales se
representa por un símbolo formado por dos letras, como sigue:
4.4.1. Gravas bien graduadas (Gb).
Las que contienen menos del 50% de finos y poseen buena graduación. La buena
graduación queda definida por dos parámetros que son: el coeficiente e uniformidad
(Cu) y el coeficiente de curvatura (Cc); ambos obtenidos de la curva granulométrica
según las siguientes expresiones:
Según que, mas, o menos del 50% d4 las partículas gruesas sean retenidas por la
malla Núm. 4.
En el laboratorio pueden precisarse datos mediante el análisis granulométrico, pero
en el campo se requiere una poca de experiencia para apreciar a ojo los porcentajes
relativos de cada uno de los componentes gruesos.
Es útil saber que las partículas de 0.074 mm, son las mas pequeñas que pueden
distinguirse a simple vista y que el tamaño de la malla 4 es, aproximadamente, 5
mm. Representada por un símbolo formado por dos letras, como sigue:
En las que:
1. D60 es el diámetro, en mm, para el cual el 60% de las partículas son menores
que ese diámetro.
2. D10 es el diámetro, en mm, para el cual el 10% de las partículas son menores
que ese diámetro.
3. D20 es análogo a los anteriores, pero para 30%.
La figura 1 muestra estos conceptos: Una grava se considera bien graduada cuando
se cumplen las siguientes condiciones:
Cu > 4
< Cu < 3
4.4.2. Gravas mal graduadas (Gm).
Las que contienen menos del 5% de finos y su curva granulométrica revelan una
mala graduación, identificada por las siguientes expresiones:
Cu < 4
Cu < 1; o Cc > 3
En el campo, la buena o mala graduación puede apreciarse observando si
predomina o falta, en el material que se examina, algún rango de tamaños de
partículas. Gravas Limosas (GL). Las que contiene mas del 12% de finos no
plásticos; esto sé definirá al tratar de los suelos finos.

34
Gravas Arcillosas (GB). Tienen más del 125 de finos plásticos; se definirá al tratar
de los suelos finos.
Las arenas quedan clasificadas en cuatro grupos semejantes a los anteriores.
4.4.3. Arenas bien graduadas (Ab).
Contienen menos del 5% de finos y satisfacen los siguientes requisitos de
uniformidad:
Cu > 6
1 < Cu < 3
4.4.4. Arenas mal graduadas (Am).
El mismo contenido de finos que el anterior, pero con los siguientes requisitos de
graduación:
Cu < 6
Cu < 1; o Cc > 3
4.4.5. Arenas limosas (AL).
Mas del 12% de finos no plásticos.
4.4.6. Arenas Arcillosas (AB).
Más del 12% de finos plásticos.
Tanto en las gravas como en las arenas, aquellos materiales cuyo contenido de
finos esta entre 5% y 12% se identifican con un símbolo doble, separado por un
guión. Ejemplo: grava que contiene 8% de finos no plásticos y su curva
granulométrica es suave. Su símbolo (GbGL).
También pueden presentarse casos en que la plasticidad de los finos sea intermedia
y el contenido mayor de 12%, empleándose para estos casos el símbolo doble.
Ejemplo: arena con 205 de finos de plasticidad media (ALAB).
Los suelos finos se subdividen, según sus características de plasticidad, en dos
grupos:
Suelos de baja plasticidad y de alta plasticidad, aceptando como frontera arbitraria
entre los dos grupos un LL= 50%; los del primer grupo son aquellos que exhiben un
limite liquido menor. En las construcciones de presas de tierra, la plasticidad de los
suelos finos esta asociada con su compresibilidad, después de haber sido
compactada en el terraplén.

35
4.5. CLASIFICACIÓN DE MATERIALES FINOS.
Los materiales finos de baja plasticidad son de compresibilidad baja y se clasifican
en los tres siguientes tipos:
4.5.1. Limos de baja compresibilidad (lp).
Formados por partículas minerales cuyas características de plasticidad,
representadas en las cartas de plasticidad descrita anteriormente (figura 22), dan
puntos localizados debajo de la línea “A” y a la izquierda de la línea “B”.
Los materiales finos de baja plasticidad son de compresibilidad baja y se clasifican
en los tres siguientes tipos:
4.5.2. Arcillas de baja compresibilidad (bp).
Suelos minerales cuyas características de plasticidad dan puntos arriba de la línea
“A” y a la izquierda de la “B”.
4.5.3. Suelos orgánicos de baja compresibilidad (Op).
Limos o arcillas minerales, con alto contenido de humus dan puntos bajo de la línea
“A” y a la izquierda de la “B”.
4.5.4. Limos de alta compresibilidad (Lc).
Son suelos minerales cuyas características de plasticidad quedan representadas
por puntos bajos de la línea “A” y a la derecha de la “B”
4.5.5. Arcillas altamente compresibles (Bc).
Arcillas inorgánicas, con alto contenido de coloides, que dan puntos arriba de la
línea “A” y a la derecha de la “B”.
4.5.6. Suelos orgánicos altamente compresibles (Oc).
Limos o arcillas minerales que contienen una fuerte cantidad de humus orgánico y
sus características de plasticidad se representan por puntos debajo de la línea “A”
y a la derecha de la “B”.
Un grupo independiente en este sistema de clasificación lo constituyen los suelos
denominados "turbas"” que están formados predominantemente por materia
orgánica descompuesta o en proceso de descomposición.
Se caracterizan por su color oscuro, bajo peso, gran compresibilidad y baja
resistencia.

36
La distinción entre los diversos tipos de suelos finos en el campo se basa en tres
pruebas muy sencillas, cuyos principios se comprenderán mejor después de
describir las propiedades físicas inherentes a cada fracción del suelo.
En la construcción de presas de tierra se emplean materiales aun mas gruesos que
las gravas; dichos materiales son por lo general depositados por las corrientes de
los ríos y afectan normalmente formas redondeadas, a lo cual deben el nombre de
“boleos” o “cantos rodados”.
Los rellenos formados por fragmentos de roca, obtenidos de la explotación de una
pedrera, constituye otro de los materiales de uso frecuente; tales rellenos se
denominan “enrocamientos”.
4.6. PRUEBAS MANUALES PARA IDENTIFICAR SUELOS FINOS EN EL
CAMPO
Movilidad de agua. Después de quitar las partículas gruesas, mayores que la malla
numero 40, prepárese una pastilla de suelo húmedo, de un volumen
aproximadamente igual a 10 cm³; si es necesario, añada suficiente agua para dejar
el suelo blando, pero no pegajoso.
Colóquese la pastilla en la palma de la mano y agítese horizontalmente, golpéese
vigorosamente con la otra mano varias veces.
Una reacción positiva consiste en que la superficie de la pastilla aparece con agua,
adquiriendo una apariencia lustrosa como de hígado. Cuando la pastilla se aprieta
entre los dedos desaparecen de la superficie el agua y el lustre, el suelo se vuelve
tieso y finalmente se agrieta o se desmorona. La rigidez con la que aparece el agua
en la superficie al agitar y desaparece al apretar sirve para identificar la clase de
fines del suelo.
Las arenas muy finas dan una reacción más rápida y distintiva, mientras que las
arcillas plásticas no muestran reacción. Los limos inorgánicos tales como el polvo
de roca dan una reacción moderada.
4.6.1. Resistencia del suelo seco.
Después de eliminar las partículas de tamaño mayor que el de la malla numero 40,
moldéese una pastilla de suelo hasta alcanzar la consistencia de una macilla,
añadiendo agua si es necesario. Séquese la pastilla completamente al horno, al sol
o al aire, y pruébese su resistencia al esfuerzo cortante rompiéndola entre los dedos.
Esta resistencia es una medida del carácter y que cantidad de fracción coloidal que
contiene el suelo, pues aumenta con su plasticidad.
Una alta resistencia en seco es característica de las arcillas del grupo B. Un limo
inorgánico típico exhibe resistencia muy baja, al igual que las arenas finas limosas,
pero puede distinguírsele por la sensación al tacto del material pulverizado; la arena
fina se siente granulosa, mientras que el limo da una sensación suave de harina.

37
4.6.2. Tenacidad.
Después de eliminadas las partículas retenidas en la malla número 40, moldéese
un espécimen de 10 cm3, hasta alcanzar la consistencia de macilla. Si esta muy
seco deberá de agregarse agua, y si esta muy húmedo se extiende en una capa
delgada que permite la perdida de humedad por evaporación. Amásese entre las
manos o sobre una superficie lisa, haciendo una barrita de 3 mm. De diámetro, hasta
que dicha barra se vuelva quebradiza, es decir, hasta alcanzar él
4.6.3. Limite plástico.
En estas condiciones se juntan los pedazos de la barrita y se amasan entre los
dedos formando una bola. La preponderancia de fracción arcillosa de un suelo se
identifica por la mayor o menor tenacidad de la barrita al acercarse al limite plástico
y por la rigidez de la bolita la aplastarla entre los dedos. La debilidad de la barrita en
el limite plástico y la baja tenacidad de la bola indican la presencia de arcilla
inorgánica de baja plasticidad, tales como las del caolín, o de arcillas orgánicas que
caen bajo la línea "A". Las arcillas altamente inorgánicas se sienten débiles y
esponjosas al tacto en el límite plástico.
CAPITULO V.
ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES.

38
5.1. CAUSAS DE FALLA EN PRESAS DE TIERRA Y ENROCAMIENTO.
Puesto que las normas de diseño moderno de las presas de tierra se basan, por
una parte en el conocimiento de las propiedades mecánicas de los materiales que
integran a la sección, y por la otra en el estudio de los fenómenos que han sido
responsables de las fallas ocurridas en el pasado.
Simultáneamente se irán describiendo los fenómenos que involucra cada tipo de
falla y aquellas propiedades de los suelos que están íntimamente relacionados con
ella.
Se conocen como causas de falla más frecuentes las siguientes:
1. Tubificación
2. Agrietamiento
3. Licuación
4. Deslizamiento de taludes
5.2. –TUBIFICACION.
Al almacenarse el agua tras de una presa de tierra una parte de dicha agua
comienza a filtrarse a través del cuerpo de la presa o de su cimentación, siguiendo
trayectoria que se inician en el lado de aguas arriba, y terminan, lógicamente en el
de aguas abajo como lo ilustra esquemáticamente la Figs. 24, 25, 26, y por lo tanto
el gasto de la filtración a través de la presa o la cimentación depende principalmente
de la habilidad que los suelos que intervienen en ellas tengan para permitir el paso
del agua; esta habilidad es conocida como permeabilidad.
En algunos casos, la velocidad del agua a la salida de las filtraciones en el lado de
aguas abajo llega a ser suficiente para provocar en esta parte de arrastre de las
partículas de suelo, iniciando así la formación de un ducto o tubo que progresa
aguas arriba, hasta que alcanza a establecer la comunicación hacia ambos lados
de la presa; al entrar el agua y empezar a fluir a través de este tubo provoca el
arrastre del material de sus paredes, ampliando considerablemente la sección del
tubo. El trabajo erosivo del agua progresa rápidamente, pudiendo llegar a provocar
la falla completa de la presa. Las fallas producidas a consecuencia de este
fenómeno se han denominado “fallas por tubificación”.
A continuación se presenta el desarrollo de la tubificación en una presa de tierra.

39
En algunos casos la formación del ducto o tubo se ha iniciado a través de la unión
del terraplén de la presa con estructuras echas con materiales, tales como muros
de contención o conductos de obras de toma que atraviesan el cuerpo de la presa.
Los movimientos por asentamientos del terraplén, que ocurren posteriormente a la
construcción llegan a provocar la separación entre la tierra y el elemento rígido de
mampostería o concreto, dando así lugar a que se inicie allí la formación del tubo.

40
La experiencia ha mostrado que no todos los suelos son igualmente susceptibles a
los daños causados por la tubificación, esto depende de la adherencia que exista
entre las partículas que constituyen al suelo, y por el tamaño y peso de cada
partícula, así las arcillas de alta plasticidad, cuyas partículas se encuentran unidas
por fuerzas de tipo molecular ejercidas a través de las partículas de agua y los iones
adheridos a los coloides, son pocos susceptibles a la tubificación. Las gravas y los
cantos rodados y los enrocamientos están formados por granos de gran tamaño, no
pueden ser fácilmente arrastrados por el agua a menos que esta fluya con gran
velocidad. En cambio aquellos suelos formados por granos pequeños, de poco peso
pero que carecen de coherencia, como ocurre en las arenas finas y los limos de
baja plasticidad o mezclas de ambos, ofrecen la mínima resistencia a la erosión, y
por consiguiente la máxima susceptibilidad a la falla por tubificación.
5.2.1. – Medidas para evitar la tubificación.
Puesto que el fenómeno de la tubificación se inicia con el arrastre de material en el
lado de aguas abajo, donde la velocidad de salida de las filtraciones es mayor, todas
las medidas tendientes a evitar el fenómeno se concretan en controlar el arrastre de
material en el lado de aguas abajo, mediante el empleo de filtros, construidos por
materiales permeables de buena graduación, cuya granulometría está condicionada
al material que se pretende proteger.
1. Sección homogénea sobre cimentación impermeable.En una presa de sección
homogénea desplantada sobre una cimentación impermeable, las filtraciones
emergen arriba del pie del talud de aguas abajo y el agua escurre sobre el talud, lo
cual origina arrastres de material en aquellos sitios en los que, a causa de la
homogeneidad propia del material que constituye la cortina, el flujo se concentra.
Para evitar este problema se recurre a la instalación de un filtro que puede ser de
dos formas: filtro en delantal ilustrado en la fig. 27 (a), con un espesor de 2 a 3 m.,
o un filtro en talud que se muestra en la fig. 27 (b). En ambos casos de obtiene el
abatimiento de la línea de saturación y las filtraciones salen a través del filtro, de tal
manera controladas que se evitan sus efectos constructivos.
2. Cimentación permeable. Cuando la presa está desplantada sobre depósitos
aluviales de lata permeabilidad y la sección es de tipo flotante, es decir, no existe
ningún elemento impermeable que intercepte las filtraciones a través de la
cimentación, según se ilustra en las secciones (c), y (d) en la fig. 27. Se requiere de
un filtro en ángulo que permita controlar el flujo, tanto a través del corazón
impermeable como de la cimentación. La sección horizontal del filtro en ángulo
constituye, en estos caso la parte más importante del filtro, y debe ser
cuidadosamente diseñada y construida.
3. Secciones mixtas con trinchera impermeable. Cuando los depósitos aluviales
permeables son interceptados por una trinchera impermeable como se muestra en
la fig. 25 (c), debe colocarse un filtro que proteja a los taludes de aguas abajo del
corazón impermeable y de la trinchera. El filtro de la trinchera podrá suprimirse en
aquellos casos en que el material del depósito aluvial satisfaga los requisitos de un
buen filtro.

42
5.3. – FALLAS POR AGRIETAMIENTO.
Después de construida una presa de tierra, se producen asentamientos de la corona
que varían de magnitud a lo largo del eje de la presa, alcanzando sus valores
máximos, generalmente hacia la sección de mayor altura; aunque, en otras
ocasiones los máximos asentamientos se presentan en zonas de menor altura,
donde la cimentación esta formada por materiales de alta compresibilidad.
La magnitud de los asentamientos posteriores a la construcción pueden variar
notablemente de una presa a otra, dependiendo, por una parte, del tipo de suelos
que la forman de la compacidad y grado de saturación con la que hayan sido
colocados en el terraplén durante la construcción, y por la otra, de la compresibilidad
y espesor de los suelos en que este apoyada. En algunos casos el asentamiento se
desarrolla en un tiempo relativamente corto, durante el primer llenado del vaso, en
cuanto los materiales de la presa entran en contacto con el agua; en otras es un
proceso lento, que toma algunos años. Cuando los asentamientos de la corona
llegan a ser muy diferentes de un punto a otro, se generan tensiones en el cuerpo
de la presa, que producen grietas. Si estas grietas son transversales al eje de la
cortina y se presentan cuando el vaso esta lleno, el agua, al escurrir en ellas las
amplia por erosión de sus paredes y acaba de destruir, parcial o totalmente la presa.

43
El proceso destructivo puede durar algunas horas o varios días, dependiendo de la
susceptibilidad de los materiales a la erosión.
La observación del comportamiento de varias presas, reportado por Sherard, y de
algunas presas mexicanas, ha demostrado que mientras que algunos suelos que
son capaces de tolerar grandes asentamientos diferenciales de la corona y la
susceptibilidad de los materiales al agrietamiento. El primero esta íntimamente
ligado a la compresibilidad de los suelos y el segundo a su plasticidad.
Cabe agregar que este tipo de problema es más agudo cuando la presa está
construida en una boquilla con laderas fuertemente escarpadas o con cambios
bruscos de pendiente, ya que esta situación favorece notablemente el desarrollo de
asentamientos diferenciales a lo largo del eje de la cortina.
La Fig. 28. ilustra esquemáticamente este tipo de fenómeno, mostrando con línea
punteada la posición de la corona del terraplén después de producido el
asentamiento, así como la posición aproximada de las grietas transversales.
5.3.1. – Medidas preventivas para evitar la falla por agrietamiento.
Puesto que el fenómeno de agrietamiento tiene su origen en la producción de
asentamientos diferenciales, es evidente que las medidas que se tomen contra falla
de esta clase están enfocadas principalmente hacia la reducción de dichos
asentamientos. Pero, por otra parte, no siempre es posible reducir los
asentamientos en forma importante. Se requiere entonces otro tipo de medidas
precautorias para evitar sus consecuencias.

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