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Cambios de contenido de agua en terraplenes bajo acciones climáticas el caso del terraplén de Carmaux
García Castaño, Eliana
Vaunat, Jean
En este trabajo final de máster, se analiza los cambios de contenido de agua que se produjeron en el terraplén de Carmaux en su construcción y en el inicio de su operación. El análisis se realizó mediante la comparación de los resultados obtenidos por una modelación numérica acoplada termo-hidro-mecánica que incluye procesos de interacción suelo-atmósfera con las medidas realizadas in-situ. El objetivo final es presentar una interpretación de los procesos que controlan estas variaciones con el fin de permitir la predicción futura de estos cambios. En una primera instancia se describe la situación general del terraplén de Carmaux, especificando las características de su ejecución, su geometría y los materiales que lo conforman. El terraplén de Carmaux es una obra vial a la cual se le colocó una instrumentación con el fin de hacer un seguimiento de su comportamiento. En esa primera parte, se realiza un análisis más bien cualitativo de los registros de dicha instrumentación y de su posible relación con los ciclos estacionales. En una segunda instancia, se describe el modelo numérico basado en el método de los Elementos Finitos. La formulación permite la modelización de flujos multifásicos de masa y calor en medios geológicos deformables. Incluye además una condición de contorno especial que recobra los flujos de masa y calor que atraviesan la superficie del suelo bajo las acciones climáticas. Estas incluyen: la radiación solar, el calor sensible, el calor transportado por las fases, la infiltración neta y la evaporación. Esta formulación esta implementada en el código Code_bright, desarrollado en el Departamento de Ingeniería del Terreno, Cartográfica y Geofísica. En una tercera parte, para interpretar mejor el efecto de la interacción suelo – atmosfera sobre la respuesta del terraplén, se ha modelo la respuesta del terraplén bajo las acciones climáticas por un periodo de 3 años y medios, obteniéndose una correlación muy buena entre datos experimentales y resultados numéricos. Mediante cambios adecuados en la condición de contorno atmosférica, se ha analizado los mecanismos que controlan la respuesta observada. Se muestra lo siguiente: ∗ Las fluctuaciones de succión obedecen a dos mecanismos superpuestos: a) la evolución del patrón de succión desde el estado inicial de compactación hacia el estado estacionario y b) las fluctuaciones provocadas por la condición atmosférica. ∗ Las fluctuaciones de las variables de control: presión de agua, temperatura, flujos de agua líquida y concentración de vapor mostraron en general una buena relación con los procesos que se RESUMEN iv esperan en los distintos periodos estacionales del año, marcando con claridad los ciclos estacionales. ∗ En profundidad, estas fluctuaciones se atenúan y se desfasan en el tiempo, al punto de existir el núcleo del terraplén en su estado más frío a mitad de primavera y más caliente a mitad de otoño. ∗ La distribución de concentración de vapor, regida tanto por la succión como por la temperatura de acuerdo con la ley sicrométrica, tiene un patrón mixto entre el de succión y temperatura, evidenciando una atenuación respecto a la de temperatura por efecto de gravedad. ∗ Los mayores cambios en el contenido de agua ocurrían cerca de la interfase suelo – atmosfera, en la zona activa, la cual para este caso se encontró entre 1 y 1,50 m, apreciándose la variación del potencial de agua de valores negativos altos durante periodos secos, a valores más bajos en periodos de mayor humedad ∗ En el caso estudiado, la deformación del terraplén no afecta los cambios hídricos. En conclusión, se resumen los puntos importantes de la interpretación del caso y se propone futuras líneas de investigación.
Àrees temàtiques de la UPC::Enginyeria civil::Geologia::Riscos geològics
Embankments
Terraplens
info:eu-repo/semantics/masterThesis
Universitat Politècnica de Catalunya
         

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