Presa de terraplén

La construcción de una presa y el llenado del depósito detrás de ella colocan un nuevo peso en el suelo y los lados de un valle. El estrés del agua aumenta linealmente con su profundidad. El agua también empuja contra la cara aguas arriba de la presa, una estructura no rígida que bajo tensión se comporta de forma semiplástica, y causa una mayor necesidad de ajuste (flexibilidad) cerca de la base de la presa que en niveles de agua menos profundos. Por lo tanto, el nivel de tensión de la presa debe calcularse antes de la construcción para garantizar que no se supere su umbral de nivel de rotura.

El desbordamiento o desbordamiento de una presa de terraplén más allá de su capacidad de aliviadero causará su eventual falla. La erosión del material de la presa por desbordamiento de escorrentía eliminará masas de material cuyo peso mantiene la presa en su lugar y contra las fuerzas hidráulicas que actúan para mover la presa. Incluso un pequeño flujo de desbordamiento sostenido puede eliminar miles de toneladas de suelo sobrecargado de la masa de la presa en cuestión de horas. La eliminación de esta masa desbalancea las fuerzas que estabilizan la presa contra su depósito, ya que la masa de agua que aún está retenida detrás de la presa presiona contra la masa aligerada del terraplén, que se vuelve más ligera por la erosión de la superficie. A medida que la masa de la presa se erosiona, la fuerza ejercida por el embalse comienza a mover toda la estructura. El terraplén, que casi no tenía resistencia elástica, comenzaba a romperse en pedazos separados, permitiendo que el agua del depósito incautado fluyera entre ellos, erosionando y eliminando aún más material a medida que pasaba. En las etapas finales de falla, las piezas restantes del terraplén no ofrecerían casi ninguna resistencia al flujo del agua y continuarían fracturándose en secciones cada vez más pequeñas de tierra o roca hasta que se desintegraran en una espesa sopa de barro de tierra, rocas y agua.

Por lo tanto, los requisitos de seguridad para el aliviadero son altos y requieren que sea capaz de contener una etapa de inundación máxima. Es común que sus especificaciones estén escritas de tal manera que pueda contener al menos una inundación de cien años. A principios del tercer milenio se desarrollaron varios sistemas de protección contra el desbordamiento de presas en terraplenes. Estas técnicas incluyen los sistemas de protección contra sobretensiones de concreto, cunas de madera, pilotes de láminas, riprap y gaviones, tierra reforzada, vertederos de pérdida de energía mínima, aliviaderos escalonados de desbordamiento de terraplenes y sistemas de protección de bloques de hormigón prefabricado.

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