Las presas de tierra son menos rígidas y más susceptibles a fallar. Como la mayoría de las estructuras de ingeniería, las presas de tierra pueden fallar debido a varias razones; un diseño defectuoso, una construcción incorrecta, malas prácticas de mantenimiento, etc.

Causas de las fallas de las presas de tierra

Las diferentes causas de falla de las presas de tierra son las siguientes:

  1. Fallas hidráulicas
  2. Fugas en la filtración
  3. Fallas estructurales

1.  Fallas hidráulicas  de presas de tierra

4 de cada 10 presas de tierra fallan debido a fallas hidráulicas. La falla hidráulica de una presa de tierra surge debido a cualquiera de las siguientes causas.

  • Erosión de la cara aguas arriba
  • La erosión del dedo del pie abajo
  • Debido al exceso de cobertura
  • Debido a la acción helada
  • Debido a la formación de gullies

presas de tierra, grafico

1.1 Erosión de la cara aguas arriba.

La cara aguas arriba de la presa puede someter las ondas de agua que se forman debido a los vientos, estas ondas cortan el suelo desde la cara aguas arriba, lo que causa la erosión. A veces esto también puede causar deslizamiento de la pendiente aguas arriba. Para superar esto, el lanzamiento de piedra o el rip rap deben proporcionarse en la cara de aguas arriba de la presa.

presas de tierra, erosion

1.2 Erosión del dedo del pie abajo

El agua de la cola presente en el lado corriente abajo o las corrientes cruzadas pueden provenir de los cubos de aliviadero, estos pueden afectar la parte de la punta del pie corriente abajo y he ahí donde se produce la erosión.

Para evitar este problema, se debe proporcionar un lanzamiento de piedras  en la cara corriente abajo de la presa hasta una profundidad del nivel normal del agua de la cola. Para evitar corrientes cruzadas desde el aliviadero, las paredes laterales del aliviadero deben construirse con una altura y longitud adecuadas.

 

presas de tierra erosion de pie de abajo

1.3 Debido a exceso de cobertura

La falla hidráulica también ocurre cuando el agua sobrepasa la cresta de la presa. Esto puede deberse a la capacidad insuficiente del aliviadero o al diseño sin una estimación adecuada del nivel de inundación o al problema de levantar las compuertas del aliviadero durante los tiempos de inundación. Para evitar la sobrecarga de la presa, se debe proporcionar un francobordo adecuado.

presas de tierras erosion de cobertura

1.4 Debido a la acción de las heladas

En zonas de baja temperatura, la parte superior de la presa puede estar sujeta a heladas y pueden formarse grietas en el suelo. Estas grietas causarán filtraciones a través de ellas lo que producirá fallas. Por lo tanto, en tales zonas, se debe proporcionar un francobordo adicional que generalmente es de 1,5 m en exceso al francobordo que se proporciona normalmente.

1.5 Erosión de la cara de aguas abajo debido a los barrancos

Cuando la cara aguas abajo de la presa está sometida a fuertes lluvias, el agua de lluvia o la escorrentía fluirá con altas velocidades descendentes que causan la erosión del suelo en la cara aguas abajo y esto también puede conducir a la formación de barrancos.

Esto se puede prevenir proporcionando bermas en la cara corriente abajo a alturas adecuadas. Se deben proporcionar instalaciones de drenaje en estas bermas, por lo que la escorrentía se recolectará aquí antes de alcanzar una alta velocidad descendente que resulte en la eliminación de la erosión.

Al aplastar la cara corriente abajo también se puede evitar la erosión debida a la escorrentía. También es importante inspeccionar y rellenar los barrancos o cortes con tierra nueva de vez en cuando durante las temporadas de lluvia.

presas de tierra erosion de la cara

2.  Fuga de filtraciones  de presas de relleno de tierra.

La filtración a través de la presa de tierra es casual, pero se considera inofensiva cuando es limitada o controlable. Si se trata de una filtración incontrolable o concentrada, se producen problemas, como tuberías y desprendimientos. 1 de cada 3 casos de represas fallidas tienen fallas de filtración.

  • Entubando a través de la fundación
  • Tubería a través del cuerpo de la presa
  • Desprendimiento del dedo del pie abajo

2.1 Tubería a través de la Fundación

Cuando la base de la presa de tierra consiste en capas de grava o arena gruesa o fisuras, etc., el agua de aguas arriba se filtrará a través de ella. La filtración en un gradiente más alto erosiona el suelo y crea espacios huecos dentro de la cimentación, lo que se denomina tubería a través de la cimentación.

Este problema causará que la presa se hunda hacia abajo, resultando en una falla de la represa. Los estratos duros e impermeables deben seleccionarse como base para que la presa evite la tubería a través de la base.

presas de tierra, grafico

2.2 Tubería a través del cuerpo de la presa

La tubería a través del cuerpo de la presa se producirá debido a la filtración de agua a través del cuerpo de la presa. Esto se debe principalmente a la compactación insuficiente del suelo utilizado para la presa, la construcción defectuosa de la presa, las grietas por contracción, las madrigueras de los animales en el cuerpo de la presa, etc.

Este problema surgirá principalmente cerca de los conductos de tubería que pasan por el cuerpo de la presa. La tubería puede desarrollarse debido a la filtración a lo largo del lado exterior del conducto o debido a una fuga del conducto dentro del cuerpo de la presa. Para evitar esto, las capas de suelo alrededor de los conductos deben estar completamente compactadas y los conductos no deben estar sobrecargados.

presas de tierra, tuberia

2.3 Desgarro del dedo del pie abajo

Si la punta de la presa aguas abajo se satura por la tubería o cualquier acción de infiltración, se erosionará y formará deslizamiento pequeño o hundimiento pequeño. La depresión creará una cara más inclinada que, de nuevo, se erosionará debido a la filtración y formará una depresión de nuevo. Esta eliminación progresiva de suelo saturado se llama desprendimiento. Esto finalmente conducirá a la remoción del suelo de la cara corriente abajo y hará que el cuerpo de la presa sea delgado, lo que resultará en la falla de la presa.

presas de tierra, erosion pie de abajo

3.  Falla estructural  de presas de relleno

Otra causa de falla de las presas de tierra es fallas estructurales. Sobre 1/4 º de presas de tierra han fracasado debido a fallos estructurales.

  • Deslizamiento de la fundación
  • Deslizamiento de terraplén

3.1 Deslizamiento de la Fundación

Deslizamiento de cimientos no es nada de deslizamiento de cuerpo de presa entera Esto ocurre cuando la base contiene arcilla blanda, limo fino, etc. Este tipo de material de base causará el deslizamiento de toda la presa, lo que causará grietas en la parte superior del terraplén y formará ondas de lodo cerca del talón aguas arriba.

 

presas de tierra, deslizamiento

3.2 Desplazamiento del terraplén

El deslizamiento del terraplén se produce cuando la pendiente del terraplén es demasiado pronunciada. Cuando el nivel del agua del reservorio desciende repentinamente, existe la posibilidad de deslizamiento de la pendiente aguas arriba. De manera similar, cuando el yacimiento está en el nivel completo, existe la posibilidad de falla de pendiente descendente.

 

presas de tierra, grafico

Los fallos anteriores se deben principalmente a la presión excesiva del agua de los poros que reduce la resistencia al corte del suelo. Entre ambos casos, el deslizamiento cuesta abajo es muy peligroso. La mayoría de los terraplenes fallan durante el proceso de consolidación.