empleo de geosintéticos en filtro e drenaje©ticos en drenaje consecuencias sobre las propiedades...
TRANSCRIPT
1
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
3
Geosintéticos Típicos en Drenaje
• Geotextiles
• Georedes
• Geocompuestos para Drenaje
• Geoespaciador
• Geotuberia
• Geodrenes (para consolidación de suelos blandos)
• EKG (geosintéticos eletro-cinéticos)
4
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
12
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)
Geosintéticos Típicos en DrenajeEjemplos de Aplicaciones en Drenaje
14
Geosintéticos Típicos en DrenajeEjemplos de Aplicaciones en Drenaje
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
16
Situación Ideal - Formación de Puentes de Granos de Suelo
Puentes (arcos)de granos
Geotextiles en FiltroDesempeño Ideal
17
Bloqueo
Cegamientogeotextil no tejido
Capa de baja permeabilidad
Colmataciones Física, Química o Biológica
Geotextiles en FiltroColmatación del Filtro
Filtro Geotextil – Mecanismos de Colmatación
18
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
19
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
21
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:
22
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
23
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.
Gardoni & Palmeira (2002)
Criterio de RetenciónAlgunos Criterios en la Literatura
25
Gardoni & Palmeira (2002)
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.
26
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
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
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
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
Capacidad de Retención – Compresión del Filtro Geotextil
32
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
Capacidad de Retención – Compresión del Filtro Geotextil
33(Gardoni, 2000)
Filtro geotextil exhumado de un sistema de drenaje de carretera
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
Capacidad de Retención – Impregnación por Granos del Suelo
34
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
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
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
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
Geotextiles en FiltroFactores Relevantes
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
Empleo de Geosintéticos en Filtro y Drenaje
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
Situaciones ComplejasSuelos Internamente Inestables
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
Situaciones ComplejasSuelos Internamente Inestables
Pruebra de Relación de Gadientes (GR) sob Compresión
Equipo para grandes esfuerzos de compresión – UnB
43
Desenpeño en Algunas Situaciones Complejas
Empleo de Geosintéticos en Filtro y Drenaje
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
Presión vertical (kPa)
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
)
Presión vertical (kPa)
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)
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
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)
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
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)
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
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)
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
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
Palmeira et al. (2007)
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
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
53
Incorporación de Sistemas de Inyección de Agua para Limpiar el Filtro
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
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.
Situaciones ComplejasColmatación 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
Palmeira et al. (2006)
Pruebas en Células Experimentales de Residuos Domésticos
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
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)
Dimensiones en metros
57Palmeira et al. (2006)
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
Drenaje com geotextile-neumáticos
Pruebas en Células Experimentales de Residuos Domésticos
residuo
terreno natural TP19
TP18SP1
SP2
0.5
2.0
2.21
2.75
0.2
neumáticos
geomembrana
CL
1.2
Dimensiones en metros
suelo de cobertura
neumáticos
geomembrananeumático
geotextilno tejido neumaticos picados
geomembrana
Geotextil sobre los neumáticos
Neumáticos
58
Situaciones ComplejasColmatación Biológica
Pruebas en Células Experimentales de Residuos Domésticos
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)
Situaciones ComplejasControl de Erosiones
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
Situaciones ComplejasControl de Erosiones
Desempeño de Algunas Barreras Geotextiles (No Tejidos)
barrera
H
65
Viabilidad de la utilización de geotextiles más ligeros (menor costo)
Soluciones de Bajo Costo
Situaciones ComplejasControl de Erosiones
Desempeño de Algunas Barreras Geotextiles (No Tejidos)
66
Soluciones de Bajo Costo
Situaciones ComplejasControl de Erosiones
Desempeño de Algunas Barreras Geotextiles (No Tejidos)
67
Escenarios que PuedenCausar Problemas
Empleo de Geosintéticos en Filtro y Drenaje
68
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
Impregnación del geotextil...
69
Camión pasando directamente sobre el geotextil
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
70
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
Prática mala de construcción!
71
Piedras, troncos de árboles, etc sobre el geotextil...
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
72
Daños causados
73
Se debe evitar vacíos entre el suelo y el filtro.
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
74
Materiales apropiados para relleno deben ser empleados.
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
75
El filtro debe ser instalado correctamente.
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
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
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
77
Filtros de geotextil con diferentes propiedades que se utilizan para el mismo suelo.
Filtros GeotextilesEscenarios que Podrían Causar Problemas
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!