Empleo de Geosintéticos en Filtro e Drenaje©ticos en Drenaje Consecuencias sobre las Propiedades...

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Empleo de Geosintéticosen Filtro e Drenaje

Ennio M. PalmeiraUniversidade de Brasília

Universidade de BrasíliaUnB

GeotecniaGeotecnia

Pós-Graduação em GeotecniaUnB

2

Empleo de Geosintéticos en Filtro e Drenaje

Contenido

• Introducción

• Factores Relevantes para el Funcionamiento del Filtro

• Situaciones Complejas

• Desempeño en Algunas Situaciones Complejas

• Escenarios que Pueden Causar Problemas

• Conclusiones

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Geosintéticos Típicos en Drenaje

• Geotextiles

• Georedes

• Geocompuestos para Drenaje

• Geoespaciador

• Geotuberia

• Geodrenes (para consolidación de suelos blandos)

• EKG (geosintéticos eletro-cinéticos)

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Geosintéticos Típicos en DrenajeGeotextiles No-Tejidos

Geotextiles no tejidos

5

Geosintéticos Típicos en DrenajeGeoredes

6

geotextil

geoespaciador

Geosintéticos Típicos en DrenajeGeoespaçadores

Geocompuesto para Drenaje comGeoespaciador

7

Geosintéticos Típicos en DrenajeGeocompuestos para Drenaje

8

Geosintéticos Típicos en DrenajeGeodrenes

9

Geosintéticos Eletro-Cinéticos incorporan un material de drenajegeosintético que conduce la electricidad y que produce la consolidaciónde los suelos blandos por electro-osmosis.

Jones et al. (2005)

Geosintéticos Típicos en DrenajeGeosintéticos Eletro-Cinéticos (EKG)

10

Geosintéticos Típicos en DrenajeGeotuberia

11

Transición

Geotextile

Suelo Base

Suelo

Filtro Geotextile• Fácil y rápido de instalar;• El filtro geotextile ocupa menos volumen;• El filtro geotextil debe cumplir algunos requisitos para funcionar bien.

Geosintéticos en DrenajeFiltro Granular vs. Filtro Geotextile

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Sustitución o en combinación con materiales naturales

geocompuesto para drenaje

PVD

Gourc & Palmeira (2005)

Geosintéticos Típicos en DrenajeEjemplos de Aplicaciones en Drenaje

geosintético

Q

13

Geocompuesto detrás de un muro de contención (Foto: Cortesia de J.P. Gourc)


14


Sistema de drenaje profunda

15

Flujo a lo largo del plano

Transmisividad: Gptk=θ

Flujo normal al plano

t G

Q

Permitividad:

G

n

tk

=ψ

Geosintéticos Típicos en DrenajeDefiniciones Importantes

t G

geosintético

Q

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Situación Ideal - Formación de Puentes de Granos de Suelo

Puentes (arcos)de granos

Geotextiles en FiltroDesempeño Ideal

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Bloqueo

Cegamientogeotextil no tejido

Capa de baja permeabilidad

Colmataciones Física, Química o Biológica

Geotextiles en FiltroColmatación del Filtro

Filtro Geotextil – Mecanismos de Colmatación

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Geosintéticos en DrenajeConsecuencias sobre las Propiedades de Drenaje

Donde: qadm = caudal admssible, qult = caudal máximo, RFSCB = factor dereducción para colmatación o cegamiento, RFCR = factor de reducciónpara disminución de los vacíos debido a fluencia, RFIN = factor dereducción para impregnación de los vacíos del geotextil, RFCC = factor dereducción para colmatación química, RFBC = factor de reducción paracolmatación biológica.

Koerner (1998):

BCCCINCRSCB

ultadm RFRFRFRFRF

qq =

Colmatación ⇒ Reducción de la permeabilidad ⇒ Reducion del caudal ensistemas de drenaje

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AplicaciónRango de factores de reducción

Colmatación o cegamiento(1)

Reducción de vacíos debido a la fluencia

Impregnaciónde vacíos

Colmataciónquímica(2)

Colmataciónbiológica

Filtros de muros 2 to 4 1,5 to 2 1 to 1,2 1 to 1,2 1 to 1,3

Filtros enterrados(under-drain)

5 to 10 1 to 1,5 1 to 1,2 1,2 to 1,5 2 to 4

Filtros para el control de la erosión

2 to 10 1 to 1,5 1 to 1,2 1 to 1,2 2 to 4

Filtros para rellenos sanitarios

5 to 10 1,5 to 2 1 to 1,2 1,2 to 1,5 5 to 10(3)

Drenaje gravitacional 2 to 4 2 to 3 1 to 1,2 1,2 to 1,5 1,2 to 1,5

Drenaje a pressión 2 to 3 2 to 3 1 to 1,2 1,1 to 1,3 1,1 to 1,3

Notas: (1) Si la superficie del geotextil se cubrirá con riprap o bloques de hormigón, utilizar los valoresmáximos o factores adicionales de reducción ; (2) Valores más grandes pueden ser necesarion con aguasubterránea con alta alcalinidad; (3) Valores más grandes puedem ser necesario para turbiedad y/ocantidades de microorganismos superiores a 5000mg/l.

Geosintéticos en DrenajeFactores de Reducción Recomendados

Koerner (1998):

20

� Criterio de retención de los granos del suelo

� Criterio de permeabilidad del filtro

� Criterio para evitar la colmatación del filtro

� Criterio supervivencia y durabilidad del filtro

Criterios de Filtración

Filtros GeotextilesCritérios

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Calhoum (1972)Zitcher (1974)Ogink (1975)Sweetland (1977)US Corps of Engineers (1977)Schober and Teindl (1979)Millar et al. (1980)Rankilor (1981)Giroud (1982)Carrol (1983)Mlynarek (1985)AASHTO Task Force#25 (1986)

Lawson (1986)John (1987)FHWA/Christopher and Holtz (1985)CFGG (1986)Fischer et al. (1990)Luettich et al. (1992)Canadian Geotech. Society (1992)Ontario Ministry of Transp. (1992)UK DTp/Murray and McGown (1992)Fannin et al. (1994)Bhatia and Huang (1995)Lafleur (1999)

Criterios de FiltroCriterio de Retención

Algunos criterios de retención en la literatura:

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D<a

Of

O = Medida del tamaño de la abertura de filtración o poros delgeotextile (O , O , O y/o O )

95 90 50 15D = medida del tamaño de los granos (D , D , D , Dy/o D )

90 5015

85 30

a = f (n, C , C , C' , D, I , Tipo de suelo y geotextil) c u Du

f

Típicamente:

Criterios de FiltroCriterio de Retención

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Source Criterion Remarks Calhoum (1972) O95/D85 ≤ 1

O95 ≤ 0.2 mm

Wovens, soils with ≤ 50 % passing No. 200 Sieve Wovens, cohesive soils

U.S. Corps of Engineers (1977)

0.149 mm ≤ O95 ≤ 0.211 mm 0.149 mm ≤ O95 ≤ D85

D50 > 0.074 mm D50 ≤ 0.074 mm Geotextiles should not be used if D85<0.074mm

Zitscher, 1974 (from Rankilor, 1981)

O50/D50 ≤ 1.7–2.7 O50/D50 ≤ 2.5-3.7

Wovens, soils with Cu ≤ 2, D50 = 0.1 to 0.2 mm Non wovens, cohesive soils

Ogink (1975) O90/D90 ≤ 1 O95/D85 ≤ 1.8

Wovens Non wovens

Sweetland (1977) O15/D85 ≤ 1 O15/D15 ≤ 1

Non wovens, soils with Cu = 1.5 Non woven, soils with Cu = 4

Schober & Teindl (1979) (with no factor of safety)

O90/D50 ≤ 2.5–4.5 O90/D50 ≤ 4.5–7.5

Woven and thin non wovens, dependent of Cu

Thick non wovens, dependent of Cu, silts and sand soils

Millar, Ho & Turnbull (1980)

O50/D85 ≤ 1 Wovens and non wovens.

Rankilor (1981) O50/D85 ≤ 1 O15/D15 ≤ 1

Non wovens, soils with 0.02 ≤ D85 ≤ 0.25 mm Non wovens, soils with D85 > 0.25 mm

Giroud (1982) O95/D50 < C’u

O95/D50 < 9/C’u

O95/D50 < 1.5C’u

O95/D50 < 13.5/C’u

O95/D50 < 2C’u

O95/D50 < 18/C’u

ID < 35%, 1 < C’u < 3 ID < 35%, C’u > 3 35% < ID < 65%, 1 < C’u < 3 35% < ID < 65%, C’u > 3 ID > 65%, 1 < C’u < 3 ID > 65%, C’u > 3 Assumes fines in soil migrating for large Cu

Carroll (1983) O95/D85 ≤ 2 – 3 Wovens and non wovens

Criterio de RetenciónAlgunos Criterios en la Literatura

Gardoni & Palmeira (2002)

24

FHWA-Christopher & Holtz (1985)

O95/D85 ≤ 1–2 O95/D15 ≤ 1 or O50/D85 ≤ 0.5

Dependent on soil type and Cu. Dynamic, pulsating and cyclic flow if soil can move beneath geotextile

Mlynarek (1985), Mlynarek et al. (1990)

2 D15 < O95 < 2 D85 Non wovens

AASHTO Task Force #25 (1986)

O95 < 0.59 mm O95 < 0.30 mm

If 50% ≤ 0.074 mm If 50 % > 0.074 mm No limitations on geotextile type nor soil type

CFGG (1986)-French Committee on Geotextiles and Geomembranes

Of/D85 ≤ 0.38–1.25 Dependent on soil type, compaction, hydraulic and application conditions

Lawson (1986) O90/Dn = C Developed for residual soils from Hong Kong Values of n and C are obtained by a chart defining regions of acceptable filter performance

John (1987) O95/D50 ≤ (C’u)a a is dependent on the of the size of the particle

to be restrained (a = 0.7 for D85) Fischer, Christopher & Holtz (1990)

O50/D85 ≤ 0.8 O95/D15 ≤ 1.8–7.0 O50/D50 ≤ 0.8–2.0

Based on geotextile pore size distribution, dependent of Cu of soil.

Luettich et al. (1992) Design charts Based on geotextile void size, soil size and type, hydraulic conditions and other factors

Canadian Geotechnical Society (1992)

Of/D85 < 1.5 Of/D85 < 3.0

Uniform soils Broadly graded soils

Ontario Ministry of Transportation (1992)

Of/D85 < 1.0 and Of > 0.5 D85

or 40 µm Non wovens geotextiles preferred, tGT > 1mm, avoid thermally bonded geotextiles.


Criterio de RetenciónAlgunos Criterios en la Literatura

25


Criterio de RetenciónAlgunos Criterios en la LiteraturaUK DTp – Murray and McGown (1992), from Corbet (1993)

O90/D90 = 1 to 3O90/D90 < 1 to 3

O90/D50 < 1.8 to 6

Soils with 1 ≤ Cu ≤ 5, wovens and non wovens.Soils with 5 < C u < 10, wovens and thin non wovens (t GT ≤ 2mm) - alternative criterionSoils with 5 < C u < 10, thick non wovens (t GT > 2mm) - alternative criterion

Fannin et al. (1994 ) Of/D85 < 1.5 and O f/D50 < 1.8Of/D85 < 0.2, Of/D50 < 2.0,Of/D50f < 2.5 and O f/D15 < 4.0

Non woven geotextiles, 1 < C u < 2Non woven geotextiles, 3 < C u < 7

Bhatia and Huang (1995) O95/D85 < 0.65-0.05Cc

O95/D85 < 2.71-0.36Cc

O95 < D85

n < 60% and C c > 7n < 60% and C c < 7n < 60%

Lafleur (1999) Of/DI <1

1 < Of/DI < 5

Stable soils (C u ≤ 6 and DI = D85 in this case), soils with C u > 6 but linearly graded (D I = D50 in this case), gap graded (C u > 6) internally stable soils (DI = DG) and soils with C u > 6 with gradation curve concave upwards and internally stable (D I = D30)Unstable soils with:DI = D30 for gap graded internally unstable soils and for internally unstable soils with gradation curves concave upwards (risk of piping of fines)Criteria developed for cohesionless soils

Notes: Cc = coefficient of curvature of the soil = D 230/(D60D10), Cu = coefficient of uniformity of the

soil = D60/D10, C’u = linear coefficient of uniformity of the soil = (D’ 100/D’0)0.5, DI = indicative size of

the protected base soil, DG = minimum soil gap size, DY = soil particle size corresponding to “Y” percent passing, D’Y = soil particle size corresponding to “Y” percent passing obtained from a straight line fitting of the central part of the soil gradation curve, D 50f = mean particle size of the soil fraction smaller than the value of O f for the geotextile, ID = Density index (relative density), n = geotextile porosity, Of = filtration opening size based on hydrodynamic sieving, O X = geotextile opening size corresponding to “X” particle size based on dry glass bead sieving, t GT = geotextile thickness.

Notes: Cc = coefficient of curvature of the soil = D 230/(D60D10), Cu = coefficient of uniformity of the

soil = D60/D10, C’u = linear coefficient of uniformity of the soil = (D’ 100/D’0)0.5, DI = indicative size of

the protected base soil, DG = minimum soil gap size, DY = soil particle size corresponding to “Y” percent passing, D’Y = soil particle size corresponding to “Y” percent passing obtained from a straight line fitting of the central part of the soil gradation curve, D 50f = mean particle size of the soil fraction smaller than the value of O f for the geotextile, ID = Density index (relative density), n = geotextile porosity, Of = filtration opening size based on hydrodynamic sieving, O X = geotextile opening size corresponding to “X” particle size based on dry glass bead sieving, t GT = geotextile thickness.

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Drenaje con GeosintéticosCriterios de Permeabilidad/Permitividad

ψ e 0,5 s-•1• p• a• r• a• • s•u• e•l •o• s • • c• o•n• •<• • 1•5 •%• •m•e•n•o•r• •q•u•e• •0•,•0•7•5• •m•m•ψ e 0,2 s-•1• p• a• r• a• • s•u• e•l • o •s• • c •o • n• •1• 5•%• • a• •5•0•%• •m•e•n•o•r• •q•u•e• •0•,•0•7•5• •m•m•ψ e 0,1 s-•1• p• a• r• a• • s•u• e•l •o• s • • c• o•n• •>• • 5•0 •%• •m•e•n•o•r• •q•u•e• •0•,•0•7•5• •m•m•

C•r•i •t• e• r •i • o• •d•e• • P•e • r•m•i •t• i•v•i • d• a•d• •(•H•o•l•t•z• •e•t• •a•l•.•,• •1•9•9•7•)•

R• e• f• e• r•e•n•c•i•a• C•r•i •t•e•r•i•o• C• o • m•e•n• t•a•r•i•o•s•

C• a• l • h •o• u• m• •( • 1• 9• 7•2• ) •;• •S•c•h•o•b•e•r• •a•n•d• •T•r •e• i•n• d• l •(• 1•9• 7•9• ) • ;• •W•a•t•e•s• •(•1•9•8•0•)•;• •C• a•r •r•o• l • l • •( • 1•9• 8•3• )• ;• •H•a•l•i•b•u•r•t•o•n• •e•r• •a•l•.• •(• 1• 9•8•2 • )•; • • C• h•r •i • s•t •o•p•h•e•r• •&• •H•o•l•t•z• •(• 1• 9•8•5• ) •; • • a•n•d• •o•t•h•e•r•s•

k• f•≥ k• s•

C• a•r •r•o• l • l • • (• 1•9• 8• 3• ) • • e• •C•h•r•i•s•t•o•p•h•e•r• •&• •H• o•l •t• z• •(•1•9•8•5•)•

k• f• ≥ 1• 0• •k• s•

G•i • r • o•u• d• •(•1•9•8•2•)• k• f• ≥ k• s• Sin factor de seguridad

F•r • e• n• c• h • •C•o• m• m• i• t •t•e• •o•n• •G•e•o•t•e•x•t•i•l•e•s•a• n•d • • G• e•o• m• e•m• b• r•a•n•e•s• •(•1•9•8•6•)•

C• o •m• • b• a•s•e• • e •n• • • •,• •c•o•m• •ψψ ≥ 1•0• 3• •a• •5• k•

E• s• t • a• d•o• • e• s•t •a• c•i• o•n•á•r•i•o• •d•e• •f•l•u•j•o•Aplicaciones no crítica y no severas

A• p•l • i •c• a• c• i •o•n• e•s• • c• r• í•t•i•c•a•s• •y• •c•o•n•d•i•c•i•o• -•n• e•s• •h• i•d• r •á•u• l• i • c• a• s• •e• •d•e• •s•u•e•l•o• •s•e•v•e•r•a•s•

5•4• 3•

C• o• n• d• i • c•i •o•n• e• s• •c• r • í •t•i•c•a•s•1•0• •,• •m•e•n•o•s•c•r•í• t • i• c•a•s• • 1• 0• • •, • •a•r•e•n•a• •l•i•m•p•i•a•1•0• • • •

N• o• t •a• s•:• • k• • • • =• • c•o• e• f • i •c•i • e•n• t•e• •d• e• •p•e• r• m•e • a• b•i• l • i• d•a• d• • d•e•l• •f•i•l•t•r•o•,• •k• • • • •=• •p•e•r•m•e•a•b•i•l•i•d•a•d• •d•e•l• •s•u•e•l•o•.•f• s•

s•

27

Geosintéticos en DrenajeNaturaleza Crítica ou la Gravedad de la Aplicación

A. Naturaleza Crítica de un Proyecto

Ítem Crítica Menos Crítica

1. Riesgo de pérdidas de vidas o daños estructurales debido al mal funcionamiento del drene

Alto Ninguno

2. Costos de reparación frente a los costos de instalación del drene

>>> = or <

3. Evidencia de colmatación del drene antes de potencial falla catastrófica

Ninguno Si

B. Grado de Severidad

Ítem Grave No Grave

1. Suelo a ser drenado: Suelos discontinuos, sujetos a piping o suelos

dispersivos

Suelos bien graduados o uniformes

2. Gradiente hidráulico: Alto Bajo

3. Condiciones de flujo: Dinámico, cíclico o pulso Flujo constante

Guía para la Evaluación de la Naturaleza y Grado de Severidade en Aplicaciones en Drenaje y Control de Erosión (Carroll, 1983)

28

Factores Relevantes para el Funcionamiento del Filtro

Empleo de Geosintéticos en Filtro y Drenaje

29

Geotextiles en FiltroFactores Relevantes

Capacidad de Retención

30


Capacidad de Retención – Efecto del Confinamiento

σ >> 0

σ = 0

Capacidad de retención?Colmatación?Compatibilidad con el suelo (GR)?

tGT

tGT

Of

31

Presión vertical = 2 kPa

(Gardoni & Palmeira, 2002)

Presión vertical = 1000 kPa


Capacidad de Retención – Compresión del Filtro Geotextil

32


Capacidad de Retención – Compresión del Filtro Geotextil

33(Gardoni, 2000)

Filtro geotextil exhumado de un sistema de drenaje de carretera


Capacidad de Retención – Impregnación por Granos del Suelo

34


Impregnación por Granos del Suelo – Efecto sobre la Transmisividad

1 10 100 1000 10000

Tensão normal, kPa

1

10

rango de variación para las pruebas sobre las muestras vírgenesTr

ansm

issi

vida

de, c

m

/s2

10- 1

10- 2

10- 3

10- 4

GB-SC-compactado en el laboratórioGE-SD e SE-vibración en el laboratório

GB-SC-compactado en el campo

GC-SC-compactado en el campoGE-SC-compactado en el campo

Geotextil-Suelo-Mecanismo de Impregnación:

tGT k l

θ = k l

tGT

35


Capacidad de Retención – Efectos del Confinamiento e Impregnación

D* O95=

K KD O

95 95 95 σ pc

K = debido al nivel de presiones

K = debido a la impregnaciónσpc

36


Capacidad de Retención – Efectos del Confinamiento e Impregnación

0 20 40 60 80 100 120

Presión vertical (kPa)

0

1

2

3

4

5

FO

S/D

=

K

Kσ

pc95

D = Diámetro del grano que pasa por el filtro95FOS = Apertura de filtración sob presión

GC GD GE

Geotextil (no tejido)

37


Situaciones Complejas

38

Situaciones ComplejasPosibilidad de Colmatación del filtro

• Suelos internamente inestables

• Colmataciónes biológica o química

39

Suelos potencialmente inestables (sufusión):• Altos valores del coeficiente de curvatura del suelo – Cc = D30

2/D60D10

• Bathia & Huang (1995) – Cc > 7• Altos valores del coeficiente de uniformidad del suelo – Cu = D60/D10

• Kenney & Lau (1985), etc

Situaciones ComplejasSuelos Internamente Inestables

Diámetro de granos

Por

cent

aje

que

pasa

geotextilpartícula pequeñas de suelo (cegamiento delfiltro)

40


Relación entre Gradientes:

GR = iLG / is

ASTM: L = 25mmGR < 3

1

2

3

4Q

solo

Q

piezômetro

geotêxtil

dimensões em milímetros

tGT

L

100

100is

iLG

50

Pruebra de Relación de Gadientes (GR)

41

Palmeira et al. (1996), Gardoni (2000)

Situaciones ComplejasSuelos Internamente InestablesPruebra de Relación de Gadientes (GR) sob Compresión

P

alimentación

7

8

91011

12

2

3

456

1

piezómetropiezómetro

geotextil

suelo

placa perforada

100

75

253

100

Dimensiones em mm.

placa perforadasolo que pasa

42


Pruebra de Relación de Gadientes (GR) sob Compresión

Equipo para grandes esfuerzos de compresión – UnB

43

Desenpeño en Algunas Situaciones Complejas


44

Palmeira & Fannin (2002)

Situaciones ComplejasSuelos Tropicales

Diámetro de los granos (mm)

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10

100

50

0

sin dispersante

con dispersante

Por

cent

aje

que

pasa

(%

)

Apertura de filtración (FOS) de geotextiles - Critérios de retención e colmatación

Muy bueno desempeño

45

Situaciones ComplejasSuelos Internamente InestablesAplicación a la Industria Minera

Drene verticalVista interior

Sistema de drenage – Bahias de secado de la presa de relaves Germano

Sistema de drenage – Presa de relaves de Fosfertil

Presa Germano Bahias de secadoEscombreras finas

Vertical de desagüe

Filtro geotextil

22m

0

Tuberia de drenajeEscombreras (arena)

Escombreras gruesas

Escombreras finas

Capa de drenajeDique inicial de suelo compactado

82m

0

Filtro geotextil

Enrocamiento

46

Situaciones ComplejasSuelos Internamente InestablesAplicación a la Industria Minera

Curvas de distribución de tamaño de granos

Suelos internamente inestables de acuerdo con Kenney & Lau (1985)

0

0.5

1.0

1.5

2.0

0 400 800 1200 1600 2000


Rel

ació

n en

tre

grad

ient

es (

GR

)

GR GR GR ASTM 8mm 3mm

Bahias de secado de la presa de relaves Germano

0.0

0.5

1.0

1.5

0 400 800 1200 1600 2000

GR GR GR ASTM 8mm 3mm

i = 10sistema

Rel

ació

n en

tre

grad

ient

es (

GR

)


Presa Fosfertil

0

20

40

60

80

100

0.001 0.01 0.1 1 10

Diámetro de granos (mm)

Por

cent

aje

que

pasa

(%

)

Germano Fosfertil

47

Mezcla

Propensos a ocurrir en ambientes con actividad bacteriana

Drene de grava obstruído en el laboratório (Rowe et al. 2000)

Muestra de un drenaje de grava exhumada de un sistema de recogida de lixiviados después de 4 años de servicio (Fleming et al. 1999)

Situaciones ComplejasColmatación Biológica

48

Koerner & Koerner (1990)


0 - 25 25 - 50 50 - 75 75 - 95 95 - 100Reducción de la capacidad de descarga (%)

0

10

20

30

40

Por

cent

aje

de p

rueb

as (

%)

Koerner & Koerner (1990)

h

mezcla sintética

geotextil

Ensayos en Laboratório (Koerner & Koerner, 1990)

49

Cegamiento

Silva (2004)


0 100 200 300 400 5000.01

0.1

1

10

100G1 G3

Cau

dal d

e ef

luen

tes

(mL/

s)Tiempo (min.)

Geotextiles no tejidos

50

Remigio (2006)


Pruebas com Geotextiles No Tejidos (UnB):

filtro de arena

depósitos de mezcla

permeâmetrosgeotextil

100

125

mm

partir de um depósito elevado de mezcla

51

GTA – Después de 45 días

GTA – Después de 90 días

Palmeira et al. (2007)


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100Tiempo (dias)

10

100

1000

10000

Bio

mas

a (m

g/L)

1E-5

1E-4

1E-3

1E-2

1E-1

k (c

m/s

)

GTA (100 g/m2)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10010

100

1000

10000

1E-5

1E-4

1E-3

1E-2

1E-1

1E+0

k (c

m/s

)

Biomasa formada Coeficiente de permeabilidad, k

GTB (300 g/m2)Bio

mas

a (m

g/L)

Tiempo (dias)

Biomasa formada Coeficiente de permeabilidad, k

52


aire comprimido

interfaz aire-agua

depósito

célula

depósito

piezómetros

medidores de presión

medidor de presión

prato perforado geotextil

Q dispersores85 mm

60 mm 0 50 100 150 200 250Pérdida de carga hidráulica (cm)

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

GTC - colmatado GTC - virgen

Perm

itivi

dad

(s

)-1

geotextil

Hmezcla

mezcla

acumulación de lixiviados en el sistema de drenaje


53

Incorporación de Sistemas de Inyección de Agua para Limpiar el Filtro


Flujo inverso (backflush)

geocompuesto paradrenaje

Residuo

Inyección

54

En el campo la situación suele ser más compleja, pero no necesariamentemás grave que en el laboratorio:

• La masa de resíduos filtra la mezcla antes de que llegue a el sistema de drenaje.

• Las condiciones no uniformes del flujo y las variaciones de las condiciones químicas, biológicas y ambientales pueden promover o no la actividad biológica.


55

Volumen acumulado de lixiviados/ masa de resíduos inicial

Diferentes sistemas de drenaje

0,00

0,20

0,40

0,60

0,80

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180

Data (dias)

Vo

lum

e/M

r (l

/kg

)

Pm1 Pm2 Pm3 Pm4

Colmanetti (2000)

Situaciones ComplejasObstrucción BiológicaPruebas com Geotextiles No Tejidos e Resíduos Domésticos:

Resíduos

Grava

Pm1

Resíduos

Grava

Pm2

Geotextil(600g/m )2

Resíduos

Grava

Pm3

Geotextil(300g/m )2

Grava

Pm4

Resíduos

Arena

570

mm

50

Arena

56


Pruebas en Células Experimentales de Residuos Domésticos


Drenaje com arena

Drenaje com geocompuesto

residuo

terreno natural

TP2

TP3

TP4

TP16TP7

TP11

SP1

SP2

0.5

2.0

2.01

2

0.2

arena

geomembrana

1.00.8

Indicador de temperatura (TP)Medidor de asentamiento (SP)

Dimensiones en metros

suelo de cobertura

grava

residuo

terreno natural

TP5

TP13

TP6

TP8TP1

TP15

SP3

SP4

0,5

2,0

2,012

geomembrana

CL

geocompuesto para drenaje

geotextil no tejido

georede

geomembrana

1,0

0,31,0

Indicador de temperatura (TP)Medidor de asentamiento (SP)


57Palmeira et al. (2006)


Drenaje com geotextile-neumáticos


residuo

terreno natural TP19

TP18SP1

SP2

0.5

2.0

2.21

2.75

0.2

neumáticos

geomembrana

CL

1.2


suelo de cobertura

neumáticos

geomembrananeumático

geotextilno tejido neumaticos picados

geomembrana

Geotextil sobre los neumáticos

Neumáticos

58



0 10 20 30 40 50 60 70Tiempo (meses)

0

10

20

30

40

50

60

Arena Geocompuesto Grava GT-neumáticos

Vol

umen

de

eflu

ente

s (L

)(

x 10

)

3

59

Muestras Exhumadas de las Células

Geotextile da célula CG

Arena

Situaciones ComplejasColmatación BiológicaPruebas en Células Experimentales de Residuos Domésticos

60

Actividades biológicas provocan precipitación del hierro.

Algunos problemas en filtros granulares (presas de tierra):

• Infanti & Kanji (1974)

• Ferreira (1978)

• Lindquist & Bonsegno (1981)

Situaciones ComplejasColmatación Biológica – Colmatación Férrica (Ocre)

61

Formación de ocre.....sino tambíen prática mala deconstrucción!

Situaciones ComplejasColmatación Biológica – Colmatación Férrica

62

Observador

Distrito Federal – Cerca de Brasília

Situaciones ComplejasControl de Erosiones

Bauru (SP)

63

geotêxtil

Farias (2005)


Barrera para Sedimentos - Flujo con sólidos en suspensión

Pruebas en Gran Escala

64

0.1

1

10

100

0 600 1200 1800 2400 3000 3600

Tiempo (s)

GAGB

GCGDF

lujo

por

uni

dad

de a

rea

(L /s

/m

)2

0

5

10

1520

25

30

35

40

0 600 1200 1800 2400 3000 3600

GAGBGCGD

Tiempo (s)

Altu

ra d

el lí

quid

o, H

(cm

)

Barrera impermeable


Desempeño de Algunas Barreras Geotextiles (No Tejidos)

barrera

H

65

Viabilidad de la utilización de geotextiles más ligeros (menor costo)

Soluciones de Bajo Costo



66

Soluciones de Bajo Costo



67

Escenarios que PuedenCausar Problemas


68

Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas

Impregnación del geotextil...

69

Camión pasando directamente sobre el geotextil


70


Prática mala de construcción!

71

Piedras, troncos de árboles, etc sobre el geotextil...


72

Daños causados

73

Se debe evitar vacíos entre el suelo y el filtro.


74

Materiales apropiados para relleno deben ser empleados.


75

El filtro debe ser instalado correctamente.


76

Posición incorrecta para el filtro de geotextil – Debería haber sido instalado entre lo suelo fino y la grava.

geotextil tubo perforado

grava

suelo fino


77

Filtros de geotextil con diferentes propiedades que se utilizan para el mismo suelo.


78

• Geotextil: Material muy exitoso como filtro y dreno

• A pesar de ser generalmente mal utilizado sólo muy pocos fracasos se han reportado

• Más investigaciones para casos mas complejos o de mayor responsabilidad (presas, por ejemplo)

Conclusiones

79

• Comité Organizador del Seminario Argentino de Geosintéticos por la invitación

• IGS-Argentina

• Universidade de Brasilia (UnB)

• Varios estudiantes de pos-grado que realizaron las actividades de investigación que se presentaron

• Los fabricantes de geosintéticos que proporcionó las muestras de productos utilizados

Agradecimientos

80

Gracias por su atención!Lo siento por mi pobre (en realidad, inexistente) Español!

Empleo de Geosintéticos en Filtro e Drenaje©ticos en Drenaje Consecuencias sobre las Propiedades...

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