Presiones intersticiales (Malla y ru)¶

La ventana Presiones intersticiales decide de dónde procede la presión del agua en la base de cada rebanada: del nivel freático, de un coeficiente ru por material o de una malla de puntos u(x,y). La malla te sirve cuando un nivel freático dibujado no es suficiente: presas, diques, taludes con filtración, lecturas de piezómetros.

Mira el vídeo

Esta ventana está en el capítulo "Malla y ru" del videotutorial Filtración, presiones intersticiales y desembalse rápido.

El grupo Presiones intersticiales de la pestaña NIVEL FREÁTICO tiene tres botones:

Botón	Qué hace
Malla y ru	malla de presiones intersticiales u(x,y), coeficiente ru por material, corrección cos²θ del nivel freático (esta página)
Filtración	filtración estacionaria por elementos finitos: el resultado se convierte en la malla u(x,y) (Filtración estacionaria)
Desembalse rápido	verificación de desembalse rápido en tres etapas (Desembalse rápido)

Paso a paso¶

Pestaña NIVEL FREÁTICO → grupo Presiones intersticiales → Malla y ru. Se abre la ventana Presiones intersticiales.
Arriba, lee el orden de prioridad (ver más abajo): es la regla que Slope aplica rebanada por rebanada.
Si el nivel freático es inclinado y quieres tener en cuenta una filtración paralela a él, marca Nivel freático: corrección por filtración inclinada.
En la tabla Coeficiente ru por material, escribe ru para los materiales que quieres tratar así (0 = no usado).
Para usar una malla de puntos, marca Usar la malla, elige en Valores introducidos como el significado de la columna Valor y escribe los puntos en la tabla o léelos con Importar desde archivo....
Marca Mostrar puntos e isolíneas en el dibujo para ver la malla en la sección.
Pulsa OK. El siguiente cálculo de estabilidad (F5) usa las nuevas presiones.

De dónde procede la presión intersticial: orden de prioridad¶

Para cada rebanada la presión intersticial en la base se obtiene, en este orden:

de la malla u(x,y), si está activa;
del coeficiente ru del material, si es mayor que cero: u = ru·σv;
si no, del nivel freático o de las piezométricas (u = γw·h en la vertical), con la corrección cos²θ si está activa.

Como para el nivel freático, en los materiales impermeables la presión intersticial es nula, cualquiera que sea su origen. La marca es la columna Permeabilidad de las Características geotécnicas, la misma que la columna Presiones intersticiales en la estabilidad (permeable) de la ventana Filtración estacionaria.

Corrección por filtración inclinada (cos²θ)¶

Con Nivel freático: corrección por filtración inclinada la presión bajo un nivel freático inclinado ya no es hidrostática en la vertical, sino

\[u = \gamma_w \, h_w \cos^2\theta\]

donde hw es la altura del nivel freático sobre la base de la rebanada y θ la pendiente del nivel freático en la rebanada. Es la presión de una filtración paralela al nivel freático (equipotenciales perpendiculares a él). Úsala en taludes con nivel freático inclinado y filtración hacia el pie: reduce la presión respecto a la hipótesis hidrostática. Se aplica solo al nivel freático, no a las piezométricas. Con la malla de la filtración no hace falta: la malla tiene prioridad y ya tiene en cuenta la dirección del flujo.

Coeficiente ru por material¶

En la tabla Coeficiente ru por material asignas a cada material un valor de ru entre 0 y 1:

\[u = r_u \, \sigma_v\]

con σv la tensión vertical total en la base de la rebanada. ru = 0 significa "no usado": para ese material vale el nivel freático. Es el modo clásico de representar las presiones intersticiales de construcción en terraplenes y núcleos de presas, y es útil para verificaciones rápidas.

Ejemplo: en el modelo Presa de tierra, ru = 0,2 en el Cuerpo de la presa da una presión intersticial igual al 20 % de la tensión vertical total en el cuerpo de la presa. Si la malla está activa, la malla sigue teniendo prioridad.

Malla de presiones intersticiales u(x,y)¶

Con Usar la malla la presión se interpola a partir de una serie de puntos (x, y, valor), por ejemplo leídos en piezómetros o calculados con la filtración.

Valores introducidos como indica el significado de la columna Valor:

Opción	Significado
Presión intersticial u	presión en las unidades del proyecto
Carga total h (cota piezométrica)	u = γw·(h − y)
Altura de presión u/γw	metros de agua sobre el punto

Importar desde archivo¶

Importar desde archivo... lee un archivo de texto con tres números por fila (x, y, valor), separados por espacio, tabulación, punto y coma o coma. Las filas que no empiezan con tres números (encabezados, comentarios) se omiten. Si el encabezado indica el tipo de valor, Slope lo propone en Valores introducidos como.

Ejemplo: el archivo Basin - hydrostatic pore pressure grid.csv de la carpeta Examples\Seepage and Pore Pressures de Slope (2535 puntos para el ejemplo Basin.stax):

x;y;h
0;0;341
0;10;341
0;20;341
...

El encabezado x;y;h indica que los valores son cargas totales (Carga total h). Con h = 341 en todos los puntos la malla reproduce la condición hidrostática del nivel freático: el coeficiente de seguridad es el mismo que con el nivel freático solo.

Vaciar borra todos los puntos. Con mallas muy grandes la tabla muestra solo los primeros puntos, pero el cálculo los usa todos.

Cómo se interpola¶

interpolación lineal en triángulos (triangulación de Delaunay de los puntos): se necesitan al menos 3 puntos no alineados;
las presiones negativas (succión) se ponen a cero;
fuera de la malla se usa el valor en el borde más cercano;
en las rebanadas sumergidas (agua libre sobre el terreno) la malla sustituye la presión hidrostática del agua exterior;
en los materiales impermeables la presión sigue siendo nula.

Si la presión máxima de la malla corresponde a una altura de agua mucho mayor que la extensión vertical de la malla, Slope pide confirmación: normalmente se ha elegido un tipo de valor equivocado (por ejemplo cotas leídas como presiones).

Con Mostrar puntos e isolíneas en el dibujo los puntos y las isolíneas de u se dibujan en la sección, solo dentro de los estratos.

Malla de la filtración

El botón Usar en el cálculo de la ventana Filtración estacionaria rellena la malla con los nodos de la malla de elementos finitos (en el modelo Presa de tierra 1285 puntos, como carga total h) y la activa. Si después modificas los puntos a mano en esta ventana, la malla ya no es la de la filtración y la red de flujo deja de dibujarse; permeabilidades, condiciones de contorno y datos del desembalse rápido no cambian.

Qué usar en cada caso¶

Situación	Origen recomendado
Talud con nivel freático poco inclinado, sin filtración significativa	Nivel freático (piezométricas para acuíferos confinados)
Nivel freático inclinado con filtración paralela al talud	Nivel freático con corrección cos²θ
Terraplenes y núcleos recién construidos, verificaciones rápidas	ru por material
Lecturas de piezómetros en la sección	Malla (puntos medidos, como carga total o presión)
Presas, diques, terraplenes con núcleo, taludes con filtración	Malla de la filtración

Relación de cálculo¶

La relación indica el origen de las presiones intersticiales usado (malla con número de puntos y reglas de interpolación, ru por material, corrección cos²θ) y, si la malla procede de la filtración, el resumen del cálculo de filtración.

Guardado¶

Malla, ru, corrección cos²θ, datos de la filtración y del desembalse rápido se guardan en el archivo de proyecto (.stax). Los archivos de versiones anteriores se abren sin estos datos (valores predeterminados).

©Geostru