Teoría de los Flownets a través de los suelos - ¡Explicado!
Lea este artículo para aprender acerca de la teoría de flownets a través de suelos.
Las presas diseñadas y construidas sobre la base de la teoría de Bligh también fallaron debido al debilitamiento del subsuelo. Como resultado, se pensó que era esencial estudiar más detalladamente el problema de los vertederos sobre los cimientos permeables. La teoría de flownets proporciona una solución notable al problema.
Brevemente la teoría es la siguiente:
El flujo a través de los suelos se rige principalmente por la ley Darcy'g. Se afirma que
La ecuación representa dos conjuntos de curvas. Se intersectan entre sí ortogonalmente. Un conjunto de curvas se llaman líneas de corriente. Indican el camino seguido por la filtración de agua. Otro conjunto de curvas se denominan líneas equipotenciales. Son las líneas que unen puntos de igual potencial. El soporte flotante se puede construir convenientemente para la mayoría de las estructuras hidráulicas gráficamente mediante el método de prueba y error.
El método consiste en los siguientes pasos:
(a) Dibuje una sección transversal a través de un estrato permeable y una estructura hidráulica;
(b) Hacer el primer ensayo para construir un flownet;
(c) Hacer un segundo ajuste de prueba de flownet construido.
Si es necesario, se pueden tomar más intentos para dibujar el fletet finalmente.
El procedimiento puede entenderse vívidamente con la ayuda de la figura 19.5. La superficie del terreno aguas arriba representa una línea equipotencial ya que todos los puntos de la superficie están debajo de la misma cabeza. De manera similar, la superficie del terreno aguas abajo representa otra línea equipotencial, ya que todos los puntos están bajo la misma cabeza.
Deje que la superficie del agua almacenada por la presa sea H Luego, la superficie del terreno aguas arriba representa una línea equipotencial con una altura del 100%. La cabeza total se pierde en el momento en que alcanza el extremo corriente abajo. Naturalmente, la superficie del terreno aguas abajo representa una línea equipotencial con cabeza cero.
La base de la presa y el lado de la pila de corte representan la primera línea de flujo o línea de flujo. Es la primera junta a través de la cual el agua se filtra como se señala correctamente en la teoría de Bligh. En caso de que exista un estrato impermeable en la base, obviamente representa la última línea de flujo. Por lo tanto, simplemente al dibujar una sección transversal de la estructura hidráulica, se determina la forma de las líneas de corriente extremas y las líneas equipotenciales.
Ahora todas las líneas de flujo intermedias y las líneas equipotenciales se pueden dibujar gráficamente con el método de prueba y error con la ayuda de las siguientes propiedades de las curvas:
yo. La forma de las líneas de flujo sucesivas representa una transición gradual de una a otra.
ii. Las líneas de flujo y las líneas equipotenciales deben intersecarse entre sí en ángulos rectos.
iii. Las líneas de flujo deben comenzar y terminar en ángulos rectos con respecto a la superficie del terreno aguas arriba y aguas abajo, respectivamente.
iv. Si no existe un estrato impermeable, la línea de flujo adopta gradualmente una forma semielíptica.
v. Las líneas equipotenciales deben comenzar y terminar en ángulo recto con las líneas de flujo primera y última respectivamente.
vi. Cada cuadrado obtenido por intersección de líneas de flujo y líneas equipotenciales se denomina campo.
vii Si las curvas se dibujan correctamente, se puede dibujar un círculo en cada campo que toque los cuatro lados del campo.
El flownet puede ser construido con innumerables curvas. Sin embargo, para propósitos prácticos, el flotador debe consistir en un número limitado de curvas como se muestra en la Fig. 19.5. Cada campo es perfectamente un cuadrado elemental.
La cantidad de filtraciones se puede calcular utilizando el flownet. Refiriéndose a la Fig. 19.5:
Consideremos tres campos elementales con dimensiones promedio a, by c.
Deje que la cabeza perdida en el campo a sea ∆H 1 y la cabeza perdida en el campo h sea ∆H 2 .
La descarga que pasa por el mismo canal de flujo es siempre la misma. Deje que sea ∆q 1 por unidad de longitud de la presa.
De las derivaciones (1) y (2) se pueden extraer dos inferencias para un flownet con campos cuadrados elementales.
(i) El intervalo de caída potencial entre líneas equipotenciales sucesivas es el mismo. Por lo tanto, si la altura total de la filtración es H y si hay posibles caídas 'N p ', el intervalo de caída potencial es constante y es igual a H / N p = ∆H.
(ii) La descarga de filtraciones a través de todos los canales de flujo es la misma.
Descarga de filtración total q = ∑K. H / N p
O = K. HN f / N p
donde N f es el número total de canales de flujo.
Ahora la descarga total de la filtración debajo de la presa (Q) = K. HN f / N p
donde L es la longitud de la presa.
