LAS PRESAS EN MATERIAL SUELTO Consideraciones sobre

CIENCIA Y SOCIEDAD
VolumenXIX, Número3, Julio-Septiembre,
1994
VolumenXIX, Número4, Ocfubre-Diciembre.
1994
LAS PRESASEN MATERIAL SUELTO
Consideraciones
sobreDerrumbesOcurridosy susCausas
Dr. Ing. AmbrogioSpada*
Resumen:
En muchaspartcs las prcsasde hormigón estándando paso a las
prcsas cn matcrial suelto. En el presentetrabajo se estudian las
caractcrísLicas
dc cstasúltimas y los pasosa dar para encontrarla
soluciónadccuada.Sc analizanlas prcsasa secciónhontogénea,
las
prcsaszonilicadascon núclcoancho,con núcleodclgaclo,con núcleo
inclinado,prcsascon mantoimpermeable
y lasde rellenoshidraúlicos.
Como contraejcmplose estudiael dem¡mbede la prcsa de Teton cn
Idaho y las expcricnciasadquiridas.por fin se analizanlas tendencias
actualcscn cuanto a los estudiospreliminares,diseño, seguridad.
construccióny cvaluaciónfinal.
PalabrasClaves:
Prcsas.
derrumbes,
materialsuelto,seguridad.
* Prot'esorvisit¡nte A-reade IngenieríaCivil.
INTEC
175
Las primerastentativasde represarun río paraaprovecharel agua
que se acumulaen el embalseseefectuaronen tiemposprehistÓricos,
originalmenteparaconsumohumanoy del ganadoy posteriormente,
junto al desarrollodela agricultura,parariego.Y sinduda,losprimeros
diquesfueronconstruldosen materialsueltodisponibleen el lugar.
la necesidad
de construír
aumentando
En épocasmás recientes,
unamayorcantidaddel
presassiempremásaltasparapoderacumular
comoladrillos,piedrascon
líquido,sehanutilizadootrosmateriales
morteroy, en estesiglo,el hormigón.
presasde arco,
presasde gravedad
aligerada,
Presasde gravedad,
en varias
han sido construídas
presasde bóveda,en arco-gravedad
partesdelmundoutilizandoel hormigónquea vecespuedesertambién
armado.
porhormigón,
rígida,comolasformadas
unaestructura
Sinembargo
o en las
la
y
en
fundación
resistentes,
sea
requierede apoyosígidos
que
el
paralaspresas
debóvedas transmiten
hombreras,
especialmente
al macizorocoso.
empujehidrostático
parapermitir
estrecha
la sección
delvalledebeserbastante
Además,
unapresaenhormigón.
instalar,económicamente,
grandes
presas
enlosvallesdelos
hansidoconstruidas
Lasprimeras
lascaracterísticas
Alpes(Italia,Francia,Austria,Suiza)quepresentan
másfavorables.
y
de los proyectistas
los intereses
Agotadasestasposibilidades,
se hanvueltoa otrostiposde presasque no requieren
constructores
tan rígidas.Además,en los paísesqueno tienenaltas
características
y
por
o en zonasde formaciones
lo tantovallesangostos,
cordilleras
laspresas
porsedimentación,
producidas
sehandesarrollado
geológicas
el futurodeestetipo
enmaterialsuelto,quesepuededecir,representan
de obras.
delaspresas
otro factorquehayquetomarencuentaesel aspecto
t'76
enmaterialsueltomásparecido
aunelemento
naturaly queporlo tanto
seinsert¿enel paisajecircundante
mejorqueunasuperficie
uniforme
dehormigón.Estotieneunpesoconsiderable
enla selección
deltipode
presa,
especialmente
enlospaíses
endonde
sedaimportancia
alimpacto
ambientalproducidopor nuevasobras.
La adopciónde presasen materialsueltoha permitidoel cerrar
secciones
de vallesqueenotrotipo depresahubierasidoimposible.
La evolucióndela técnicadeconstrucción
hapermitidoaprovechar,
cn medidasiempremayor,materiales
que,solamente
hacepocosaños,
cuandofueronrealizadas
las primeraspresasen tierrade granaltura,
hubicran
sidodescartados
comono utilizables.
Estoscdcbc,scaal mayorconocimiento
dc losmateriales
y dc sus
propicdadcs,
scaal dcsarrollo
de lasmaquinarias
paratratamiento
y
nlovimicnto
dc ticrra.
Paralclamcntc
a la técnicade construcción
ha sidonccesario
el
clcsarrollo
dcl rliscñodc la estructura
paraadaptarloa los nlateriales
disponiblcs.
El volumcndcmatcrial
ncccsario
paralaconstrucción
deunaprcsa,
aúntlcpcqucñas
dintcnsioncs,
essiempre
notable
y porlo tantohayquc
aprovcchar
cn máximogradolos materiales
localcs,o sca quc se
cncucntran
a distancia
cconómica
delsitiodela presa.
Losnucvosconceptos
dediseño,
desanollados
enlasúltimasdécadas,han pcrmitidoreducirlos costosy el tiemponecesario
parala
construcción,
factoreste
últimomuyimportante,
especialmente
cuando
sc tratadegrandes
obras.
De otrolado,la evolucióndelos equiposparaef'ectuar
laspruebas
sobrclos materiales
haproporcionado
datossiempremásnumerosos
y
nlásatendibles
sobrelascaractelsticas
mecánicas
y sobreel comportanlientoen el tiempo,de los materiales.Estoha permitidoreducirlos
coetlcientes
deseguridad
adoptados,
lo quese reflejacomoventajade
t77
nosignificareducirla
deseguridad
Reducirel coeficiente
la economía.
de
la reduccióndelasdimensiones
dela obra,sinocompensar
seguridad
de los materialesque la
la estructuracon un mayoraprovechamiento
componen.
Sin embargoestorequiereunamayorintervencióndel proyectista
sinodebetomaruna
cuyafunciónno selimitaal diseñodela estructura
puede
de la construcción,
al
comienzo
no
terminar
nuevadimensión,
de
delcomportamiento
hastala evaluación
másbiendebeprolongarse
por la
en basea los datosproporcionados
la obray la determinación,
realesglobalesde la presaen la
delascaractelsticas
instrumentación,
formaen la cualfueconstruida.
CARACTERÍSTICASDE LAS PRESASEN
MATERIAL SUELTO.
principales
entierray enenrrocado
delaspresas
Lascaracterísticas
grandes
de material
volúmenes
y
los
el
terreno
la
integración
en
son
Unapresa
encontrados.
queporlo tantodebenserfácilmente
empleado,
cn materialsueltoes una soluciónnaturalporquees fomradapor
del
materialeslocalesy no puedeser pensadaindependientemente
de
gran
porla
decaracterísticas
diferencia
terrcno.Estoesdemostrado
que
parael diseñoes
el
Condiciónindispensable
lasobrasrealizadas.
el ambientenaturalen el cual será
proyectista
conozcaexactamente
la obra.
construída
del problemaeslimitadopor la
El estudioteóricode cadaaspecto
y por la escasa
delosmateriales
granvariabilidad
delascaracteústicas
las grandes
y
sobre
posibilidadde realizarinvestigacionescontroles
quedebenserempleadas.
cantidades
Una partedel problemaquedano previsibley puedesercubierto
cada
por los coeficiente
de seguridad.Por consecuencia
solamente
proyectodebeincluir una reservaen casoque las hipótesisresulten
debeser
másquecuantitativa
la reserva
Preferiblemente
inadecuadas.
En este
de
emergencia.
de
aparatos
de
disponer
cualitativaenel sentido
r78
sentidohe afirmadoque un mejor conocimiento
de los materiales
permiteunareducción
de los coeficientes
de seguridad.
Antesde iniciarcualquierconstrucción
es necesario
examinaren
formaexhaustiva
todoslos aspectos
deldiseñoy los problemas
humanos, ambientales,
ecológicosy examinartoda la documentación
y
experiencia
precedente.
Estanecesidad
sehaceabsoluta
en el casode
una presaque es una obra de gran poderdestructivoy todoslos
problemas
conectados
consuconstrucción
sonsiempreimportantes.
ELECCIÓNDE LA SOLUCIÓNADECUADA.
El primerpasoparaencontrar
la soluciónmásfavorabletécnicay
económicamente
esla investigación
de todaslasaltemativas
posibles,
seanglobaleso parciales,
quedeberán
serextendidas
al áreadela obra
y a unavastazonalimítrofe.
La ejecución
e interpretación
de unacampaña
de investigaciones
representa
unacarganotabley esaconsejable
concentrar
la disponibilidadessobrelos parámetros
y los aspectos
prácticosverdaderamente
interesantes,
entrelos cualespuedocitar,por ejemplo:
- estatigrafía
y perfilesgeológicos.
- elementos
a la estructura
general:fallas,zonasde alteración,
zonas
fracturadas,
cavidades,
planosde deslizamiento,
vetasarcillosas,
- características
técnicas
delasrocas:gradode fisuración,dirección,
continuidad
y f recuenci
adelasfracturas,
resistencia,permeabilidad,
durabilidadenel tiempocuandoexpuestas
a los agentes
atmosféricos.
- una caracterfstica
queevidentemente
no se considera
en zonasde
climacálido,esla resistencia
alhielo:enzonasconexcursión
térmica
notables
deldfa,dela noche,el aguaqueseinfiltraen laspequeñas
grietasaunentasuvolumeny enla noche,ensancha
unpocola grieta
deformaque durante
el dfapenetra
másenel material.Esteproceso
en el girodeunosañospuedellevara la completa
desagregación
del
material.
t79
- caracterfsticas
técnicasde las tierras: plasticidad,expansividad,
permeabilidad.
comprimibilidad,
- caracterfsticas
morfológicaslocalesy regionales:dem¡mbesantiguos,taludesnaturales,
comportamienlocalizacióndemanantiales,
y atmosmecánicas
sometidos
a acciones
to delos variosmateriales
féricasenlos cauces.
De otro lado hay que saberdejar de lado las informacionesno
perocon caracterfsticas
técnicas
tiposde rocasdiferentes
esenciales:
análogas,datosque no se podránrelacionarcon las definicionesde
diseño.
que
Se puededecir que cadapresatienesu propiapersonalidad
particonstructivas
requiereconsideraciones
dediseñoy modalidades
del
derivala mayorparte
culares.Dela solucióndeestascaracterísticas
dela
deconstrucción
enel diseñoy enla tecnología
continuoprogreso
presa.
TIPOS DE PRESAS
Las presasen materialsueltohantenidouna rápidaevoluciónde
y compuesmáselaboradas
asecciones
relativamente
simples
secciones
de tierra y roca es casi
tas. Actualmenteel empleocontemporáneo
generalizado.Los materiales
utilizadosparaconstruiruna presaen
naturales
empleados
enformadiferensonmateriales
tienay enrocado
y por lo tantoson
en el sentidoqueno sontrabajados
ciada.Naturales
y variablemente
desuniforme.
de calidadconocidaperoampliamente
de acuerdoa
Laspresasen materialsueltopuedenserclasificadas
que de todasmanerasno son definidos
varios tipos fundamentales
siempre
unavariacióngradualparapasardeun
existiendo
exactamente
tipo al otro.
delosprincipaunasumaria
descripción
sepresenta
A continuación
lestiposilustrados
enla figura1.
180
PRESASA SECCIONHOMOGENEA
Las presasa secciónhomogéneas
por un único
son constituidas
materialque sirvecomosoportee impermeabilización.
En generalse
empleaarcillacompactada
porcapas
y conelgradodehumedad
óptimo.
Sobreel parámetrode aguasarribase colocauna protecciónen
enrocadocuyasdimensiones
dependende la forma y tamañodel
reservoir
y dela fuerzay dirección
delosvientos,o seadela posibilidad
de formarseolas.
Enesemismoordensobreel parámetro
deaguasabajogeneralmente
seplantagramadeunaespecie
conraíceslargas.Estemantoprotegela
arcillacontrala acciónerosivade la lluvia siendoal mismotiempo
permeable.
El usodeestaspresas
estípicodezonasgeológicamente
uniformes
y dondees posibleencontrararcilla en cantidades
suficientesy a
distancias
económicas.
Otrolimitaciónala construcción
deestetipode
presaes el clima de la zona:prolongadas
estaciones
de lluvia no
permitenasegurar
la humedad
óptimadelmaterialduranteel trabajoy
por lo tantono sepuedegarantszar
unabuenacompactación.
Estetipo de presastienela ventajade la máximasimplicidady
economfa.
De otro ladotienela desventaja
de sermuy débil estrucporquegranpartedelmaterialesembebido
turalmente
porlasfiltracionesy ofreceunapermeabilidad
demasiado
bajaen la zonadel DrawDown. Otro factor que disminuyela resistencia
es el métodode
por capasquedejaunaseriedejuntashorizontales,
construcción
de
fbmraque el coeficiente
de permeabilidad
horizontalresultamucho
mayorqueel coeficiente
depermeabilidad
vertical.
Las presasde tiena a secciónhomogénea
se hanevaluadocon la
sucesiva
introducción
de drenajes
al piede aguasabajotantohorizontalescomoverticales
tal y comoseilustraenla figura2. Los drenajes
enla prácticasonfiltrosconstitufdos
porarenagruesao gravaquedebe
seraisladadela tienapormediodetransiciones
formadas
porcapasde
l8l
más finos paraevitar la contaminacióndel
materialesgradualmente
filno por partede la arcilla.
Conla introduccióndelos drenajesseharesueltoenformasatisfactoria los problemasde parámetrode aguasabajo.
el andamientode la
En la figura 2 seha trazado,indicativamente,
lfneapiezométrica
delasfiltracionesenel cuerpodela presademostrando la eficienciadeldrenajeverticalquelimita la parteembebidadeagua
alazonadeaguasaniba.
PRESASZONIFICADAS CON NUCLEO ANCHO
una
La seccióndeunapresazonificadaconnúcleoanchorepresenta
En
para
materiales
diferenciados.
el empleode
notableevolución
(Grava
permeables
secolocaunacapademateriales
ambosparámetros
o Roca)que aguasabajoprotegenel núcleocomoun filtro, bajando
rápidamentela lfnea piezométricade las filtracionesy aguasaniba
forman un contrapesoy una zonade drenajeque reducela presión
delnivel
intersticial
encasodeDraw-Downo seadeunrápidodescenso
de aguaenel reservorio.
esde 3:I o sea,queestetipo
La pendiente
tlpicadelos parámetros
menorvolumen
dematerialy permiteelempleodeuna
depresarequiere
gamamásgrandedemateriales
locales.Otraventajaesla gransuperficie de contactoentre el núcleo y las hombrerasy el núcleo y la
cimentación.
la presaa
delluviamuyextensa,
En climaüuviosoo contemporada
quela construcción
del núcleoes
núcleoanchopresentala desventaja
aguantada
o paralizadadurantelos pelodos de lluvia mientrasquelas
los prcgramas
partesen enrocadopuedensercontinuadas
desfasando
es una
constructivos.La presenciade zonasde trabajodiferenciadas
presasmientrasqueesventajosaparalas
paralas pequeñas
desventaja
obrasde granenvergadura.
182
PRESASZONIFICADAS CON NUCLEO DELGADO
Desanollando
la técnicade la compactación
de la arcillay
paralelamente
lasmaquinasoperadoras,
sehanobtenidomayoresgradosdeimpermeabilidad
y sehavistolaposibilidad
dereducirel espesor
delnúcleo.Estetipodepresaresultamáseconómico.
La formaciónde
capasde arcillacompactada
es casisiempremáscostosaque vaciar
piedras.
Esla secciónactualmente
másutilizadaporlasgrandes
ventajas
que
presenta:
- volumendemateriales
reducido.Senotaenla figuraqueel paramento de aguasabajoesreducido
de2.511.
- fuerteresistencia
mecánica
quepermitagrandes
alturas.
- posibilidadde construcción
casiindependiente
de las condiciones
climáticas.
- ausencia
de problemas
depresiónintersticialy de Draw_Down.
La pequeña
áreadecontacto
entrenúcleoy hombreras
y entrenúcleo
y cimentación,
biencomolosfuertesgradientes
depresiónenel núcleo
sonlasdesventajas
deestetipodepresa,quedetodosmodospuedenser
elininadasconcuidadosos
estudios
y buenaejecución
de los filtros.
un puntodeespecialimportancia
esel espesor
mfnimodel núcleo
que debeser proporcionado
a la altura. Generalmente
se adoptael
espesorde 0.3H a 0.5H y solarnente
en casosespeciales
de utilizar
buenosmateriales
puedeserreducidoa 0.2H.
otro aspecto
delicadodeesteüpodepresa,especialmente
enzonas
sfsmicas,son los asentamientos
diferenciales
entrenúcleoy filtro,
debidoa la diferentedeformabilidad
delos materiales,
conpeligrode
fisuraciones
enel núcleo.
PRESASZONIFICADASCON NUCLEOINCLINADO
una modificación
delaspresas
connúcleocentraldelgado,
desarro183
enlos EstadosUnidosesla sección
especialmente
llado recientemente
puede
que
empleadodondeno seencuentran
ser
inclinado
con núcleo
pero
disponederocadebuenacalidad.
se
dearcilla,
grandescanüdades
El núcleo impermeableinclinado descargamejor el empuje
la funciónde soportedel
hidrostáticosobrela cimentaciónreduciendo
mínimo. También
volumen
puede
un
tener
espolóndeaguasabajoque
aguasarribadel núcleose colocael mfnimo volumende enrocado,
parasuprotección.Comoseobservaenla figUrala pendiente
nócesario
de aguasabajoy de aguasarribasonreducidascon
de los parámetros
con la misma altura
respectoa los parámetrosde otras Secciones
resultandotambiénunareduccióndel volumende material.
principalessonla mayorlongitudde la líneade
Las desventajas
quepuede
y dela cortinade inyecciones
contactonúcleo-cimentaciÓn
en zonaderocasno buena.Tambiénla construcción
serdeterminante
del núcleoinclinadoesmasdificultosa.
delos filtrosdebenser
Porlo queserefierealdiseñoy a la ejecución
siendola partemásdelicadadela estrucejecutados,
cuidadosamente
tura.
PRESASCON MANTO IMPERMEABLE
quela
seobserva
zonificadas
la evolucióndelaspresas
Examinando
dematerialimpermeaeSdereducir,enlo posible,lacantidad
tendencia
con el mantoimpery
poner
obra.
en
ble,siempredifícil deencontrar
almáximolas
meablesehaeliminadoelnúcleodearcillaaprovechando
inclinado.Losmateriadela secciónconnúcleoimpermeable
ventajas
al paramentode aguas
apoyado
manto
para
el
obtener
les empleados
concretoasfáltiCo,
armado,
aniba Sonvarios,talescomo hormigón
etc..La eleccióndepende
plásticas,
madera
planchas
metálicas,láminas
deltamañodela obra,dela disponibilidaddel material,
evidentemente
ambientales'
delcostoy dela durabilidad,enfuncióndelascondiciones
El empleotípico de estassolucioneses en la zona dondefaltan
184
materiales
finospararealizarelnúcleoimpermeable,
comoporejemplo,
presa
la
de AguadaBlanca,enel surdelPeni,encuyosalrededores
los
únicos materialesfinos son cenizasvolcánicasv arenafinlsima de
erosióneólica.
- Los mantosenhormigónarmadotienenespesor
de20 a4Ocenlmetros conjuntasgeneralmente
cada5 metros.
- Losmantosenconcretoasfáltico,conespesor
de 15a20 centímetros
juntas.
soncolocados
en 3 o 4 capassin
- Losmantosmetálicossonrealizados
juntadascadal0
conplanchas
metrosy conespesor
de 3 a 8 milímetros.
- Losmantosapoyansobreunacapadematerialdrenado
paraevitarla
formaciónde bolsonesde aguaen presiónque puedenreventarel
mantohaciael exteriorencasodevaciamiento
rápidodelreservorio.
La ventajade estaspresases quesonestructurales
y económicas
como laspresas
connúcleosinclinidados:
sellegaal mfnimovolumen
y a la eliminación
deenrocado
totaldelaspresiones
intersticiales
enel
cuerpode la presa.
Ademásde las desventajas
present¿das
por las presascon núcleo
inclinadosenecesita
realizarunaestructura
generalmente
adecuada,
en
hormigónparaanclarel mantoa la cimentación
y se necesitavaciar
parainspeccionar
completamente
y hacermanutención
el reservorio
al
manto.
Del comportamiento
de presasde estetipo seha visto quelo más
aconsejable
sonlos mantosmásflexibles;o sea,enconcretoasfálticoo
metálico.La soluciónenhormigónessiempre
demasiado
rígidarespectoalcuerpoenenrocado
y lasplacassedeforman,
sefisurany sedislocan
conmuchafacilidad.
RELLENOSHIDRAULICOS.
Unacategorfaespecialdepresassonlos rellenoshidráulicos,obtenidos por sedimentación
diferenciadde materiales[ansportadoshi185
de
encorrespondencia
La partemásgruesaesdepositada
dráulicamente.
los parámetros
de la presamientrasquela partemásfina sesedimenta
al centro.
Esevidentequeestetipodepresanoesaplicadoconfrecuenciadado
particulares.Detodosmodos,cuandoson
quesenecesitan
condiciones
uniformes de gtavacon arenay
disponiblesdepósitosrelativamente
limo y cuandoel volumende la presaes tan grandequejustifica la
instalaciónparael transportede los materiales,el usode estetipo de
presapuederesultarmuy económico.
principalessoncondiciones
deestabilidadprecaria
Lasdesventajas
durantela construccióny notablesproblemasen casode encontrar
materialesno uniformesen la zonadepréstamo.
Otro método,aplicadoenunoscasospor los rusos,esde obtenerel
cierredel río haciendodemrmbaren formacontroladalos flancosdel
por
valle. Seobtieneun lagonaturalcomoexistenvariosprovocados
queestemétodopuedeserutilizaprehistóricos.
Esevidente
dermmbes
muy singulares.
encondiciones
do solamente
EL DERRUMBE DE LA PRESADE TETON (IDAHO)
presasy reservorios
queafectaron
artificialeshansido
Los desastres
particularmente
elevados.
en números
en las últimasdécadas
de
Unidossepuedencitarlos dem¡mbes
enlosEstados
Solamente
presa
1'976,1a
Teton
en
l964,lapresa
de
presa
Hills
en
la
de Baldwin
en materialsuelto.En cada
de Toccoaen 1977,todasconstruidas
dern¡mbehubo muertos,enormesdañosmateriales,temoresen la
y construcdeproyectos
delasactividades
opiniónpública,paralización
ciónde obrassimilares.
dela presadeTeton,en ldhao, ha sido
Entrelos citados,el desastre
grave
y
Estambiénel demlmbequeha
más
dramático.
el
seguramente
y analizadomása fondo.Parecepor lo tanto
sidomejordocumentado
a serilustradocomoejemplo.
el másadecuado
186
DESCRIPCIONDE LA PRESA
La construcción
de la presade Teton habíasido autorizadaen
septiembre/1964.
Las investigaciones
de sitios adecuados
para la
implantaciónde una presaen el valle del río Teton se iniciaronde
inmediatoy continuaronhastasu licitaciónen 1971.Los trabajos
terminaron
ennoviembre/I975.
El llenadodelembalseempzóel 3 de
diciembrede 1975y continúahastael dfadeldesastre
el 5 dejunio del
1976.La presadeTetonseesquemaüza
en la figura3.
Esunatípicapresaenmateriales
granulares
a sección
zonificada
con
núcleoancho,altura93 metrossobreel caucedel ríoy lz4 metrosen
puntoinferiordclascimentaciones.
El coronamiemto
tiene900metros
de longitudy el volumentotalde la presaesde 3 millonesde metros
cúbicos.
Elcostohasidode86nlillones
dedolares
enlg'16.presay reservoir
cr¿mlos elcmentos
principales
del reton Basinproject,proyectopara
controlde lascrecidas,
producción
deenergíaeléctricae irrigación.
La cimcntaciónes en rocade origenvolcánicomuy fracturada,
cspccialmcntc
cn la partesuperior.
Enlafigurase
pueden
apreciarlasecciónlongitudinal
dela presacon
cl tratamiento
dclacimentación,
quehasidoel másextendido
diseñado
por el Burcauof Reclamations,
proyecüsta
de la obra.El tratamiento
incluvó:
La cxcavación
deuncut-off,dentellon,
enel cauceparaeliminarlos
matcriales
granulares
y alcanzar
lasrocas.
La excavación
de 2 trincheras
en las hombreras
sobrela cota5200
pies,paraelintinarla rocasuperficial.
La limpiezade la superficie
de la rocacon chorrode aguay airea
presión.
una pantallade inyecciones
sobretodo el contactonúcleo-roca.
Algunasperforaciones
llegarona79 mdelongitud.El volumentotal
delechada
inyectada
fuede 16000m3,
eldobledelprevistoenfasede
187
diseño. Las fisurasmuy abiertasfuerontratadascon inyeccionesy
llenadaspor gravedad.
de 6 mm.
- Ningunllenadofueprevistoparalasfisurasmásestrechas
el dem¡mbe,notaronquelos construcLos expertosqueestudiaron
delnúcleo
buenacompactación
másdeobteneruna
toressepreocuparon
abajo.
inmediatamente
fisura
la
en
del
agua
quede evitarla circulación
A pesardel intensotratamiento,estafue una de las causasque
llevaronal desastre.
CRONOLOGIADEL DERRUMBE
La presadeTetónderrumbóel 5 dejunio 1976cuandoel embalsese
1 m pordebajodela
a la cota5323pies,aproximadamente
encontraba
crestadel vertedero.
el demrmA pesarquela alarmahubierasidodadainmediatamente'
más
de 1000
en
y dañosestimados
be causóla muertede 14personas
millonesdedolares.
resumirla cronologíadel demlmbecomo está
Creo interesante
ilustradoenla figura4.
Antesdel 3 dejunio, aguasabajode la presade Tetón,no fueron
depérdidas.El 3 dejunio a
u otrossíntomas
infiltraciones
observadas
abajodela presaaproximadamente
de400o 500m agUas
unadistancia
deaguas
manantiales
enla figura,aparecieron
enla posiciónA indicada
delas rocas.
limpiasa travésde fracturas
alolargodelcontacto
Durantelanochedel4dejunioel aguaescunió
5200piesy en la
la
cota
a
derechaaproximadamente
presa-hombrera
A las7:00A'M'
del5 dejunio fuenotadaunapercolación.
madrugada
del mismo día un caudalevaluadoentre600 y 800 Vsegs.de agua
mezcladaconbarrosalíadela rocaenla margenderechaenla posición
en la posiciónc: a cota
indicadaconB y otrasalidade aguaapareció
188
5200pies. Durantelas 3 horassiguientesel caudalaumentónotablemente.
A la 10:30A.M. siempre
acota5200pies,enelparamento
delapresa
en la posición D aparecióotra pérdidaque aumentórápidamente
formandounaespeciedetrinelenel cuerpodela presade aproximadamente2mde diámet¡o.
A las I l:00 A.M. enla superficie
del embalse
seformóun vórtice
indicadoconE.
A lasI I :30otracavidad,
enformadeembudoenlaposiciónF y poco
despuésa las 11:55A.M. el coronamiento
de la presaempezóa
derrumbarse
segrínla lfneaindicadaconG.
Pocodespués,
comomuestrala foto,el aguaya habíaaport¿do
el
4OVo
delvolumende presa.
INVESTIGACIONESSOBREEL DERRUMBE
Inmediatamente
después
deldemlmbe,el ministeriodel interiorde
EstadosUnidosy el gobemador
del estadode Idahoordenaronuna
invesügación
dela cualfueencargada
unacomisiónindependiente
de
queendiciembre
expertos
de I 976entregó
uninformesobreel desastre.
Todaslas declaraciones
de testigosfueronescuchadas,
todaslas
fotosdel dem¡mbefueronordenadas
y examinadas,
cualquierdocumentacióndisponiblefue recogiday estudiada
paratenerel mayor
númerode infomraciones
útiles.
Fuercnefectuadas
pruebasdelaboratoriosobremuestradematerial
del núcleo,pruebasde fracturahidráulicaen sondeos
ejecutados
sobre
el núcleoen la hombreraizquierda,pruebasde aguasen variospuntos
de la pantallade inyecciones
en la hombreraderecha.
Pruebasde estanqueidad
fueron ejecutadassobreel cut-{ff en
189
proximidaddelas fracturasmayores.Estudiosanalfücosfueronrcalide solicitaciónenvariassecciozadosparadeterminarlascondiciones
nesde la presa y del cut<ff en la zonadel dem¡mbe.
La comisiónindependientellegó a las siguientesconclusiones:
quela eleccióndel sitio fuecuidado1.[¡s documentos
demuesüan
sa y que los estudiosgeológicosfueron adecuadosy amplios.El
programadeinyecciones
en 1969habfaprevistolas
depruebaejecutado
durantela ejecucióndela pantalladeinyecciodificultadesencontradas
nes.
2. El diseñofue realizadoconformea las normasdel Bureauof
porla experiencia
adquiridaenoftosprcyecReclamationestablecidas
la variabilidad
tos,perono fuerontomadasensuficienteconsideración
y las dificultadesgeológicasdel sitio deTeton.
3.La rocavolcánicadelsitiodela presadeTetonesmuypermeable
y variablemente
fisuradadejandocircularelaguaconla mismafacilidad
en todaslas direcciones.Duranteel llenadodel embalseel aguallegÓ
a t¡avésdelas fisurasabiertas.
rápidamente
a las cimentaciones
4. Los limos arcillososde depósitoeólico con baja plasticidad
utilizadosparael núcleoy pararellenarel cut-off, son fuertemente
La comisiónopinóqueel usodeestemarcrialcontrala roca
erosionales.
fracturadade la hombrerafue uno de los factoresprincipalesdel
dermmbe.
dela presay delasdemásobrasfue realizadapor
5. La construcción
y el Bureau
entrela constructora
sincontroversias
firmasespecializadas
negativas
sobrela
que
pueden
influencias
haber
tenido
of Reclamation
fueconformeal diseñobajotodos
calidaddel trabajo.La construcción
los puntosdevistacon excepciónde los tiemposde ejecución.
6. El atrasoen la terminaciónde las obrasde descarga,limitó la
posibilidadde controlarla velocidadde llenado del embalse.Sin
embargola opinión de la comisiónfue que la velocidadde llenado,
190
mayor del previstoen fase de diseño,no tuvo influencia sobrela
formacióndelas $rdidas de aguay consecuente
desastre.un llenado
máslentohubierasolamenteatrasado
el dem¡mbe.
7. La documentación
existenteindicaque fue tomadoun cuidado
especialparaobtenerunapantallade inyecciones
de altacalidady la
comisiónconsideróqueel resultadoobtenidoesaceptable.
8. La geometrfadel cut-off contaludesmuy empinados,
hacontribuido a producirefectosde arco que redujeronlas solicitaciones
verticalesdel núcleoy favorecieron
la formaciónde fisurasque se
ampliaronrápidamente
a travésdelmaterialerosionable
del núcleo.
9. Cálculosejecutadoscon el métodode los elementosfinitos
confirmanqueporel efectodea¡codela presióndelaguahabríapodido
superarla sumadelaspresiones
y de la resistencia
laterales
a tracción
del materialdel núcleo.
10. La hipótesis
dequedislocamientos
diferenciales
dela cimentación hayan contribuidoal dem¡mbefue descartada.
Mediciones
geodéticas
de controlmuestran
pequeños
solamente
movimientos
del
embalse.
Tambiénen el hÍnelde descarga
excavadoen la hombrera
derechano fueronobservados
daños.
I l. No sehanencontrado
indiciosquemovimientos
sísmicos
hayan
contribuidoal dem¡mbe.
12. La instrumentación
dela presay de suscimentaciones
ha sido
juzgada insuficientepara permitir al personalresponsable
de tener
suficientes
informaciones
sobrela variaciónde las condiciones
de la
presay de lashombreras.
13. La conclusiónde la comisiónha sido que el dem¡mbefue
por erosiónregresiva
causado
del núcleo.
Sobrela forma en la cual se inicio el fenómeno,la comisiónha
considerado
dos posibiüdades,
ambasválidas,y que puedenhaber
19l
la primera podrfa ser el
ocurrido en conjunto o separadamente:
derocade cimentadel aguaenlasfracturasno seüadas
escurrimiento
diferenciadebidoa deformaciones
esel asentamiento
ción,la segunda
leso a la fracturahidráulicadelmaterialdelcut<ff. Ambascausashan
producidola formaciónde túnelesde erosióna üavésdel núcleoy su
erodible.
rápidaerosióninterior,siendoel materialfuertemente
La causafundamentaldel dem¡mbepodrfa ser consideradaun
de diseño.
conjuntode factoresgeológicosy de decisiones
Entrelos factoresgeológicossepuedecitar:
en la rocade las hombreras.
a. Las fracturasexistentes
parala construcción
delnúcleomásadecuademateriales
b. La escasez
dosquela arenade depositoeólico.
del proyectoincluyeron:
Lasdecisiones
a cut-off rellenado
a. El controldelas filtracionesconfiadosolamente
pantalla
inyecciones.
de
de materialeólicoy a una
pararecogery descargarel agua
b. La falta de dispositivosadecuados
pérdidasdela rocadefundacióny del
defiltracióny delasinevitables
cutt-{ff.
c. La geometrfadel cut-{ff que favorecfael efectodel arco con las
ya mencionadas.
consecuencias
comoúnicaproteccióncontrala erosiónregresiva.
d. La compactación
Solamentealgunasfracturasmásimportantesfueron selladascon
hormigón.
de desarrollarlas finalidadesy los detallesdel
e. La responsabilidad
superficialdela rocabajoel núcleofuedejadaal personal
tratamiento
exactasde los proyectistas.
de campoqueactuósin instrucciones
LOS ESTI.IDIOSPRELIIVtrNARES
El diseño de una presaen tiena y en encoradodebe ser
a los cuales
precedidodeunaseriedeestudiosconfiadosa especialistas
t92
el proyectista
proporciona
laslíneasdirectices,
la coordinacióny un
controlen formacontinua.
En seguidase indicanlos estudiospreliminares
y los resultados
esperados:
-
Topograffa:
Fotomosaico
dela zonadela presay del reservorio.
Geología:estructura
regionaly microestructura.
Nivel de actividade importancias
delas fallas.
Listologíay mineralogfa.
Hidrogeologfa
y permeabilidad
de lasrocas.
Geoffsica:variaciones
de las caractefsticas
de las rocas v de los
suelos.
- Geomecánica:
características
delasrocasde cimentación.
- Geotécnica:
individualizacióny
características
delosmateriales
para
la construcción.
En apoyoa los estudios
seconsideran
indispensables,
ya enla fase
preliminarde diseño,pruebasen sitio en largaescala,quedebenpor
tantoserconfiadas
a empresas
especializadas:
- Pruebade permeabilidad
en los materiales
de lashombreras
y de la
cimentación,
a presiónvariabley ciclosrepetidos,
a vecescompletadaspor pruebas
de bombeo.
- Pruebasmecánicas
sobrelos materiales
de las hombreras
y de la
cimentación,
realizadas
congatasplanas,
prensas
radiales
y aparatos
de cortedegrandes
dimensiones.
- Pruebasde disparoen las zonasde préstamo,con modalidades
similaresa lasdelas futurasexcavaciones.
Hayqueresaltar
la importancia
dela instrumentación
instalada
antes
de la construcción
quepermiteadquiririnformaciones
quepuedenser
de grandeutilidadparamodificarel proyecto,intervenirdurantelos
trabajosy entender
el comportamiento
de la obra,unavez puestaen
operación.
193
EL DISENO
Solamentea estepuntoes posibleiniciar el diseñoverdaderoque
consisteen la optimizacióndeunaexpresiónmuy complejaen la cual
entrane interfierenfactoresffsicosy términosde tipo creativo.
fijos, o sea puedenser
Los factoresffsicos son perfectarnente
definición.se puede
mejor
de
una
sentido
en
el
modificadossolamente
factores
hidrologfa,
materiales,sismicidad,
citar: cimentaciones,
deoperación.
climáticos,vinculaciones
Lostérminoscreativostienenunaflexibilidadtotalencuantodependiferenquepuedenserradicalmente
dendeelecciónentrealtemativas
de
el tratamiento
tes. Estostérminosson: el empleodelosmateriales,
la
obra.
de
y
la
eficiencia
de
ejecución
los
tiempos
la cimentación,
Diseñaruna presaes por lo tantouna operaciónextremadamente
Esuna
complejay esmuchomásqueun simpleanálisisdeestabilidad.
pero
sobre
numéricos,
y
cálculos
que
verificaciones
incluye
operación
que
y
controles
raciocinios
todorequiereunaseriedeconsideraciones,
del trabajodel proyectista.
esencia
sonla verdadera
LA SEGURIDAD
másimportante
dela presaessindudael requerimiento
La seguridad
disponibles.
medios
los
que
y
sercontroladacontodos
delproyecto tiene
la importanciadelasverificaciodeTetonharesaltado
La catástrofe
tantosobrela presacomo
que
efectuadas
ser
deben
permeación
nesde
sobrelas hombrerasy fundación.
importanciaes la verificaciónde la sismicidad.
De fundamental
Naturalmenteel sismo del proyectoes un dato que no puede ser
comopara
enbaseacriteriosprobabilfsticos,
controladoy esestablecido
: siemprepuedeocunir
lasgrandescrecidasenlosrfos.Enotraspalabras
cualquierpresa,aun
que
demrmbar
haga
tal
intensidad
de
un teremoto
con probabilidadmuy escasa.
194
Lasverificaciones
quedebenserejecutadas
duranteel diseñodeuna
presaen materialsuelto,son:
- desbordamiento,
del cual dependeel borde libre y el di_
mensionamiento
de las obrasde descarga.
- permeación,que influencialos dispositivosde estanqueidad,
la
pantallade inyecciones,
los filtros y el sistemasde drenajede las
hombreras.
- deformabilidad,
quedefinela geometrfa
dela seccióny lascondicionesde puestaen obra,
- durabilidad,quecondicionala proteccióndelos parámetros
y delas
orillasdel embalse.
LA CONSTRUCCION
Parecenaturalpensary estambiénopiniónbastante
común,quela
funcióndel proyectista
terminaunaveziniciadala construccion.rn
realidadunapresaentienao enenrocado
esunaestructura
delicaday
complejay muchosde los elementosutilizadosen su diseñoson
indeterminados
y variables.Porestarazónla presencia
y la accióndel
proyecüsta
debecontinuartambién
durante
laconstrucción
paraescoger
las tecnologfas
a serutilizadas,
clasificarlos materiales
empleados
o
introducir nuevosmateriales.
LA EVALUACIÓN FINAL
Muy raramente
sepideal proyectistacontrolary evaluarla calidad
de la obradiseñada.sin embargola faseconclusivadel trabajodel
proyectistaesindispensable
paraasegurar
el valor realde la invenión
y su nivel de seguridad,
biencomoparadesarrollar
las técnicasy la
netodologfadediseño.
En la mayorfade los casosla evaluaciónfinal es realizadapor
personasajenasa la obrasegrÍnprocedimientos
superficiales
o detoda
manerapocoadecuados
paraveriñcarlos verdaderos
problemas.
195
el apoyolegislativoy una
Paramodificarestasituaciónesnecesario
especffica.En particular,aquf,enla RepúblicaDomireglamentación
el empleode presasde material
nicanadondereciénse ha empezado
que
manerapodrátenerun gran
de
toda
cierta
envergadura,
sueltode
quela ley sepreocupe
desarrolloen un futuropróximo,serfadeseable
detécnicosen un c¡rmpotancomplejo,
de proporcionarla preparación
prácticamente
enlos
desconocidos
deasuntos
imponiendola enseñanza
y
centrosunivenitarios de formación.
En un artfculode 1974sobrela legislaciónde la seguridadde las
presas,
Sowerescribfa:
acadaactividad.El proyecto
"Hay coeficientes
humanosinherentes
puedecontenererrores,la construcciónpuedeserejecutadaen modo
incorrecto, el mantenimientopuedeser ineficaz. La gentepuede
reglamentaleyesy preparando
excitarsehastacreerquepromulgando
cionesse puedeasegurarel éxito. La experienciaha demostradolo
estánen vigor
contrario. A pesarde quemuchasleyesy reglamentos
que
que
desdehacecasiun siglo,nohaydatos demuestren la calidadde
sehareducido
delosdesastres
laspresashamejoradoo quela frecuencia
por efectodelasleyes.La eficaciadeunaley dependeexclusivamente
de susoperadores......"
Especialmente
enel campode la hidráulicay delas construcciones
prácticosmásque
sobreconceptos
basarse
hidráulicasesindispensable
en fórmulasteóricas.
Hace500 añosel grandemaestroLeonardoda Vinci afirmaba
principio
todavfaválidoy siempreactual:"Se t'addivienedi trattar
un
poi la ragione"(Si necesitas
dell'acque,ascoltaprimaI'espenerua,
larazón).
manejarlasaguas,escuchaprimerola experienciay después
196
FIG. I SECCIONESTIPICAS
SFCCIOH
NOMOGENEA
DRENA)€
cuT - oFF
S E C C I O NZ O N I t r ¡ C A D A C O N N U C L E O A N C H O
3
3
ENROCADO
E N R O C A D O-
(""E-r_eo'--- FILTRo
FI LTR,O^
s E c c t o r . rz o N r F l c A D Ac o N N U C L E O D E L G A D O
3
e.5
h-;_l.l
tf-_á
ENROC ADO
FILTRO
Nuc
s E c c t o N z o N t F t c A D Ac o N N U C L E o| N C L | N A D O
ENROCADO
sECC¡ON
CON tlANTO
t¡'IpERMEABLE
HATERIAL
DE APOYO
197
HOMOGENEA
FIG.2 EVOLUCIONDE LA SECCION
coN DRENAJE HORIZONTAL
coN DRENAJE VERTICAL
198
FIG. 3 LA PRESADE TETON
:#*Í--
o.,3o*'.t,3,Ky'ta-oo*'or.o
?
DE INYECCTONE S
o
9
t
@
t
9
ñ
piedr¿s cornpac b¿je5
arcilla., .limo, arena !
C a P a S d e ' 1 5c ' v n .
areh¿., grava J pielr?:
cornpactado5
en caFas de 30crn,
tracfor
..'aIeriales
varios
en caltag de 30 cm
piedras
vaciadas
.-rNyfrCtoNÉStx
3 {tr EAAS
I
F
ar,
en
coh
cornFacEados con rodillo
compacEados
?,t,gna Slrava g pigdr.ls
dtilo en capas dg 5u crn,
5
-
en
capc\s de
con ro4 m
q
3
q,L¡qs
ts
i
S e c c i ó ' , l o n q i b u d i n a lv i s t a o e s d e a o u a s
arriba q bñaLamienbo de la clmenEa clon
r99
FIG.4 LA PRESADE TETON
S e cc o F f A
LA
Peo6 R
43 + 70
P'es,ones
Ihidrostá!¡c¿9
LJ
VALOQES
coRrrNA D!
IHYECCIONES
Zona os potsnci¿l
{ r¿c i ur¿. hidrÁul ic:
D€ LAS
fEN
S¡ONES
I
PRINCIPALES
HENORE.s
0 3 J u N r o ' 19 7 6
B
(
CASA
FENOFlENOS
200
OBSERVADOS
DURANTE
os -jvNfo
7,oo h.
05 Ju¡¡ro nañaNA
I-\
0 5 J r . / Nf o
t-
(?5J\rNfo .14po h.
F
os JuNro
G
05 JuNto 11,s5 h.
EL
1O,3O h,
41,30 h.
DEREUHBE