Evaluación del efecto del flujo de agua subterránea en sección transversal de carretera utilizando modelos numéricos Evaluation of the effect of groundwater flow on a highway cross section using numerical models

Resumen

El flujo de agua subterránea proveniente de un talud o por escurrimiento, afecta la sección transversal de una carretera, produciendo daños en su transitabilidad. Asimismo, la evacuación de agua subsuperficiales o subterráneas mediante obras de drenaje depende de la posición del nivel freático, tipo de suelo, entre otras (Ponce, 2018). Este estudio se realizó utilizando modelos numéricos basados en el método de elementos finitos, caracterizando previamente el material mediante ensayos de laboratorio. La situación actual que presenta la sección transversal en estudio, es de deformación en la calzada, inestabilidad en el talud y deterioro en la estructura del pavimento; debido a la ubicación del nivel freático, posible emanación constante de aguas de depósitos superficiales y condiciones de drenaje subterráneo. El modelo de aplicación presentó tres condiciones de estudio, donde estas variaban la ubicación del nivel freático y desempeño del subdrenaje existente, en condición estática y dinámica. Se tomó en cuenta como parámetros de referencia el desplazamiento horizontal, desplazamiento vertical, factor de seguridad y velocidad de desplazamiento del flujo. Se puede decir, de manera general, que la presencia de agua en el talud desmejora su estabilidad (Sowers y Sowers, 1970), aumenta el desplazamiento y por tanto la deformación de la calzada; además, el subdrenaje existente tiene poca influencia en mejorar las condiciones de estabilidad de la sección transversal.

 The flow of groundwater from a slope or by runoff affects the cross section of a highway, causing damage to its passability. Likewise, the evacuation of subsurface or underground water through drainage works depends on the position of the water table, type of soil, among others (Ponce, 2018). This study was carried out using numerical models based on the finite element method, previously characterizing the material through laboratory tests. The current situation presented by the cross section under study is one of deformation in the roadway, instability in the slope and deterioration in the structure of the pavement; due to the location of the water table, possible constant emanation of water from surface deposits and underground drainage conditions. The application model presented three study conditions, where they varied the location of the phreatic level and the performance of the existing subdrainage, in static and dynamic conditions. Horizontal displacement, vertical displacement, safety factor