Estabilidad de taludes en diques. Un ensayo a escala real en Holanda

Las cargas en coronación y la estabilidad de taludes no se llevan bien. Todos sabemos que no se deben colocar cargas en la coronación de un talud o al borde de una excavación… y todos sabemos que se colocan. A veces se trata del propio terreno excavado (“es que llevarlo más lejos es muy incómodo”) y otras de material acopiado (“es que tenerlo cerca es más cómodo”), pero la cuestión es que se hace.

Si hay un país preocupado por la estabilidad de taludes es Holanda. No tiene montañas, cierto, la máxima altura es de 321 msnm, pero tiene diques, muchísimos, y los diques tienen taludes, uno a cada lado.

La denominación oficial de Holanda es Países Bajos, y el nombre no se queda corto, son tan bajos que la viabilidad del 50% del territorio depende de su sistema de diques. La última vez que fallaron, en 1953, hubo más de 1.800 muertos y 70.000 evacuados, dando origen al ambicioso Plan Delta.

Visto lo anterior no resulta extraño que:

  1. La Universidad Técnica de Delft sea muy buena en geotecnia de suelos blandos
  2. Existan «fórmulas holandesas» para muchos ensayos de penetración
  3. Hayan creado un programa de elementos finitos para geotecnia, como el PLAXIS
  4. Tengan un campo de pruebas a escala real para estudiar y controlar la estabilidad de los diques, llamado IJkdijk (de ijken=calibrar y dijk=dique)
Estabilidad de taludes. Vista aérea del dique a escala real de IJkdijk

Pulsa sobre la imagen para ver mejor el dique antes de la rotura (Fuente: Siemens)

Como se suele decir, “en casa del herrero, cuchillo de palo”, ni siquiera los holandeses se libran de tener una torre inclinada por un fallo de cimentación, como es la torre inclinada Oude Kerk, en Delft, pero hoy quiero tratar el tema de los diques, porque, ¿qué se hace con un dique de pruebas? pues probarlo, evidentemente, ¿y cómo se prueba? pues creando una situación lo más parecida posible al caso real… y llevándolo al límite, en este caso, mediante cargas en coronación del talud, contenedores llenos de agua, más exactamente.

Estabilidad de taludes. Sección transversal del dique de pruebas de IJkdijk

El dique de la figura tiene (o tenía) 100 m de longitud, 30 m de anchura, 6 m de altura, núcleo de arena y espaldones de arcilla (1:1,5 y 1:2,5). El esquema del ensayo es muy simple, colocaron sensores por todas partes (inclinómetros, células, cámaras, GPS, LIDAR, infarrojos, etc), luego «jugaron» con los niveles piezométricos hasta alcanzar la situación más parecida a la realidad… y después llenaron de agua los contenedores de la parte superior.

La rotura se produjo el sábado 27 de septiembre de 2008, a las 16:02, hora local, y durante 42 horas grabaron más de 1 TB de información.

Estabilidad de taludes. Detalle del dique de IJkdijk, tras la rotura del talud

Pulsa sobre la imagen para ver mejor el dique después de la rotura (Fuente: Siemens)

Por cierto, el campo de pruebas está tan pegado a la frontera que si el dique hubiera caído un poco más lejos habrían tenido un conflicto internacional con Alemania (es broma… hay casi 50 metros de distancia, por lo menos).

La idea de esta entrada vino al ver el vídeo en The Landslide Blog.


¿Sabes cómo se hace la malla de triple torsión?

Puede que no hayas trabajado nunca con ellas, pero seguro que las has visto por las carreteras, recubriendo taludes y conteniendo pequeños bloques, o formando escalonados muros de gaviones.

Son las redes de malla de triple torsión. Son de acero galvanizado, tienen una relación tamaño-precio aceptable, una buena resistencia a tracción y se suministran en distintas anchuras, pero… ¿sabes cómo se hacen?

Pues para eso estoy yo, para enseñarte este ruidoso vídeo:

Ale, ya sabes una cosa más.

Gracias a Microsiervos por el vídeo.

Manual de caracterización geotécnica FHWA NHI-01-031

Tenía pendiente hablar por aquí de este interesante «manual de caracterización geotécnica», el Manual on Subsurface Investigations: Geotechnical Site Characterization, editado por el National Highway Institute de la Federal Highway Administration de los EE. UU. (código completo FHWA NHI-01-031), carencia que corrijo de forma inmediata.

El manual forma parte de un curso oficial de ingeniería geotécnica y cimentaciones, y cuenta con un índice muy completo: geofísica, ensayos de campo (SPT, CPT, CPTu, vane, dilatómetro, presiómetro), ensayos de laboratorio en rocas (brasileño, corte directo, durabilidad, slake), ensayos de laboratorio en suelos (triaxial, corte directo, compresión simple) y una sección muy completa sobre la interpretación de resultados teniendo en cuenta la influencia del OCR, modelos de estado crítico, etc.

Personalmente, me gustan mucho las figuras y las gráficas de este texto (en color, además). Destacaría dos tipos de gráficas, especialmente: las que muestran cómo varían las propiedades según el tipo de terreno; y las de correlaciones, que incluyen los valores reales junto a las curvas de ajuste, un detalle del que deberían aprender muchos libros.

Resumiendo, un texto muy bueno, que todavía me gustaría más si no tuviera los títulos y las gráficas en un peculiar tipo de letra… si, lo habéis adivinado, ¡¡ Comic Sans !!

Manual on Subsurface Investigations: Geotechnical Site Characterization (pdf – 16 MB)

(Hay un error en la página 10.27, la página correcta está aquí)

Por cierto, el primer autor, Paul W. Mayne, también es de los que opina que habría que jubilar ya el polivalente y correlacionable ensayo SPT

Ensayo SPT, ¿basta con un número para tenerlo todo?

Ensayo SPT, ¿permite obtener cualquier parámetro del suelo?

Recuerdo que en el blog están disponibles las Geotechnical Engineering Circulars del FHWA, incluyendo las dos últimas, sobre pilotes perforados, y sobre muros de tierra armada y suelo reforzado.


Jiménez Salas: «El Método Científico y la Geotecnia»

«El Método Científico y la Geotecnia«, de José Antonio Jiménez Salas, se publicó en el número 104-2 (marzo-abril de 1993) del Boletín Geológico y Minero como resumen de una conferencia impartida en Oaxaca en 1982, titulada «El lugar de la Geotecnia en el Panorama de la Ciencia«, con motivo del 25º Aniversario de la Sociedad Mexicana de Mecánica del Suelo (la actual Sociedad Mexicana de Ingeniería Geotécnica).

El artículo, breve pero intenso, repite temas sobre historia de la geotecnia presentes en textos anteriores, añadiendo algún que otro detalle nuevo, como que el primer laboratorio de geotecnia de Karl Terzaghi en Constantinopla estaba hecho con material de las cocinas, criticando así a los que se quejan por no tener el equipo necesario (no quiero saber lo que diría de los que compran un aparato y luego no saben interpretar sus resultados).

El texto incluye también críticas contra los anticuados sistemas empiristas, enfocados únicamente a resolver puntuales problemas concretos ignorando la comprensión del fenómeno general; y los modernos y complicados sistemas conceptuales, tan exclusivos de las arcillas azules, las arenas limpias y las roturas circulares que, paradójicamente, ante un problema real con un suelo real, obligan a utilizar las soluciones empiristas, entrando así en un bucle sin fin (todavía vigente a dia de hoy, me temo).

 

Llegado este punto, conviene añadir algo. Cuando a uno le interesa la historia de la ciencia, tarde o temprano termina por interesarse por la filosofía o epistemología de la ciencia. Llegado ese momento, todo va a peor, porque cada teoría corrige la anterior verificando algo nuevo, y cuando apenas crees entender a Popper o Kuhn, llegan Lakatos, Feyerabend, Bunge y Merton a marear la perdiz, todos ellos explicando lo anterior a base de complicar lo posterior… vamos, que al final terminas pensando que vivias mucho más tranquilo en la ignorancia.

¿Por qué lo digo?

Porque al principio del artículo dice que es un resumen de una conferencia impartida en 1982, pero si alguien ha leído la conferencia de ingreso de J. A. Jiménez Salas en la Real Academia de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales que puse por aquí el verano pasado, fechada también en 1982, comprobará que, si, de acuerdo, los dos textos son del mismo año y hablan de las mismas cosas, pero desde el punto de vista epistemológico no coinciden. El discurso de ingreso se adhiere a las tesis de Kuhn y su modelo de paradigma, sin embargo, esta otra conferencia no sigue ningún planteamiento concreto, es más, incluso añade dos citas sobre la conveniencia de no hacerlo:

«Las condiciones externas que se manifiestan por medio de los hechos experimentales no le permiten al científico ser demasiado estricto en la construcción de su mundo conceptual mediante la adhesión a un sistema epistemológico. Por eso tiene que parecer ante el epistemólogo sistemático como un oportunista sin escrupulos…»

– Einstein (1951)

«Un científico que desee maximizar el contenido empírico de los puntos de vista que sustenta y que quiera comprenderlos tan claramente como sea posible, tiene que introducir, según lo dicho, otros puntos de vista; es decir, tiene que adoptar una metodología pluralista […] El conocimiento es un océano, siempre en aumento, de alternativas incompatibles entre si.»

– Feyerabend (1981)

 

Pulsando en el icono inferior puede descargarse el archivo. Una vez descargado y leído (son seis páginas), dejo a consideración de la inteligente audiencia del blog decidir qué pudo causar este cambio de planteamiento.

 

El Método Científico y la Geotecnia, J. A. Jiménez Salas«El Método Científico y la Geotecnia«, J. A. Jiménez Salas [pdf – 471 KB]

Manual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal

Mezclar el suelo con cal para mejorar su comportamiento viene de muy lejos, casi de las primeras civilizaciones conocidas. La mezcla con cemento (tal y como lo entendemos hoy en día) es muy posterior, de principios del siglo XX, sin embargo, la aplicación de estas mejoras a las modernas carreteras tuvo que esperar algunos años más, básicamente porque no es lo mismo una pequeña aplicación local que una mezcla homogénea y fiable a gran escala. Para variar, fue la 2ª Guerra Mundial la que impulsó su uso, como ya ocurrió con el ensayo brasileño de tracción indirecta.

[Aunque tradicionalmente se ha dicho que ya Vitruvio recomendaba mejorar las calzadas con mortero de cal, según ciertos autores se trata de una confusión entre el suelo como revestimiento o solado (solar) y como terreno (solum), siendo muy excepcional su uso en calzadas]

La estabilización de suelos con cal es un método económico y útil, de aplicación a suelos arcillosos (en los que la floculación reduce la plasticidad), y a suelos con materia orgánica, en los que… bueno, ya sabemos lo que hace la cal con la materia orgánica, ¿no? (si no lo has visto en las típicas películas de mafiosos lo habrás visto en el control de epidemias, supongo).

Vale, entendido, la estabilización de suelos con cemento o cal funciona y el suelo mejora sus cualidades pero, ¿cuánto mejora?, ¿cómo se usa?, ¿en qué proporciones?, ¿depende de la granulometría?, ¿cómo afectan los cambios de humedad?, ¿y la lluvia?, ¿qué técnicas deben usarse?, ¿existe normativa?

Respondiendo a la última pregunta, si, existe normativa, concretamente el Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Obras de Carreteras y Puentes, más conocido como PG-3.

Y en cuanto al resto de dudas, puede venirnos bien este “Manual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal”, editado a tres manos por la Asociación Nacional de Fabricantes de Cales y Derivados de España (ANCADE), la Asociación Nacional Técnica de Estabilizados de Suelos y Reciclado de Firmes (ANTER) y el Instituto del Cemento y sus Aplicaciones (IECA) en 2008, y disponible en pdf por cortesía de Wikivía.

 

Descarga el Manual de estabilización de suelos con cemento o calManual de Estabilización de Suelos con Cemento o Cal (pdf – 6,75 MB)

 

¿Quieres ver cómo se hace?, pues aquí tienes un didáctico vídeo sobre estabilización de suelos con cemento, procedente de la sección de vídeos de IECA.