Ingeniero

GEOTECNIA – GICO UPC
Tema 4. Flujo de agua en suelo saturado indeformable
UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE CATALUÑA
GRADO EN INGENIERÍA DE LA CONSTRUCCIÓN
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GEOTECNIA
APUNTES TEMA 4
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TEMA 4. FLUJO DE AGUA EN SUELO SATURADO INDEFORMABLE

4.1 EL AGUA EN EL TERRENO: FLUJO DE AGUA, ALTURAPIEZOMÉTRICA, NIVEL
FREÁTICO Y ASCENSIÓN CAPILAR ............................................................................................ 2
4.2 ECUACIÓN DEL MOVIMIENTO DEL AGUA .............................................................................. 8
4.3 LEY DE DARCY. PERMEABILIDAD ............................................................................................ 11
4.4ACUÍFEROS LIBRES Y CONFINADOS. FLUJO CON BOMBEO DESDE POZOS Y
ZANJAS ............................................................................................................................................... 18
4.5 PERMEABILIDAD EQUIVALENTE Y FLUJO EN TERRENOS ESTRATIFICADOS .......... 24
4.6 ECUACIÓN DE FLUJO DEAGUA................................................................................................. 29
4.7 SIFONAMIENTO .............................................................................................................................. 31
4.8 SOLUCIÓN DE LA ECUACIÓN DE FLUJO. MÉTODO GRÁFICO ......................................... 36
4.8.1 Métodos de solución................................................................................................................... 36
4.8.2 Integración de la ecuación diferencial en casos con flujo unidimensional ............................ 36
4.8.3 Método gráfico en casos con flujo bidimensional en terreno isótropo y anisótropo ............ 38
4.9 DRENES Y FILTROS. PRESAS DE TIERRA ............................................................................... 45
4.10 DRENAJE DE EXCAVACIONES................................................................................................. 50
4.10.1 Introducción. Función y objetivos .......................................................................................... 50
4.10.2 Tipos de drenaje y proyecto del mismo .................................................................................. 51

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Tema 4. Flujo deagua en suelo saturado indeformable
Kz

 2h
0
z 2



d 2h
0
dz 2

En conclusión, h se distribuye linealmente en esta columna:
h  az  b

Imponiendo las dos condiciones de contorno:
 Para z = 0, h = H
 Para z =HD, h = HD
se obtiene que:

h

D
zH
H D

En definitiva, el caudal unitario que se filtra lejos de los límites de la excavación es:

q  K

dh
DK
dz
H D

4.7 Sifonamiento

Cuando el agua que rodea a las partículas de suelo está en movimiento (flujo), las presiones
hidrostáticas del agua en reposo (correspondientes al empuje ascensional debido al
desplazamiento del agua por el volumen de sólidos - Principio de Arquímedes) se ven
modificadas. Esta modificación tiene su efecto también en las tensiones efectivas y puedeinterpretarse como si fuesen unas fuerzas (“fuerzas de filtración”) que, en el caso de flujo
vertical, actúan en el mismo sentido y dirección que el flujo, aunque en realidad dichas fuerzas
no existen y el cambio de presión tiene su efecto, en realidad, en todas direcciones. Esta
modificación de las presiones intersticiales puede llegar a hacer que las tensiones efectivas del
suelo se anulen, comopuede verse en el experimento que se describe a continuación.

Se supone la disposición de la figura 4.22 en la que se va a inducir flujo sobre una muestra de
suelo (por ejemplo un suelo arenoso saturado; zona sombreada en la figura).

En los diferentes puntos de la muestra se tiene:
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 v   sat z
u   wz...