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Solución de bioingeniería para prevenir fallos de taludes inducidos por la lluvia en suelos tropicales

Autores: Patil, Ujwalkumar Dashrath; Shelton III, Austin J.; Aquino, Edriel

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Solución de bioingeniería para prevenir fallos de taludes inducidos por la lluvia en suelos tropicales


Categoría

Ciencias Medioambientales

Subcategoría

Ciencias medioambientales generales

Palabras clave

Soluciones de bioingeniería
Vegetación
Análisis de estabilidad de taludes
Resistencia al corte
Propiedades del suelo
Entorno tropical

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este documento presenta los resultados de pruebas de un programa integral de pruebas de laboratorio y de campo para el desarrollo de soluciones de bioingeniería, como el crecimiento de vegetación para la protección de pendientes contra la erosión y deslizamientos de tierra en un entorno tropical. La resistencia al corte saturado del suelo se determinó utilizando pruebas de corte directo y las propiedades del suelo no saturado, como la curva de retención de agua del suelo (SWRC), se obtuvieron utilizando un sistema analizador de propiedades hidráulicas controlado por computadora (HYROP) así como un instrumento WP4C. Los datos climáticos se obtuvieron a través de instrumentación de campo y se asumieron datos de vegetación apropiados para realizar un análisis de filtración transitoria basado en el método de elementos finitos y un análisis de estabilidad de pendientes acoplado para probar el potencial de fallo de la ladera tropical con y sin vegetación durante un período de un mes. Los resultados muestran que el factor de seguridad (FOS) para la pendiente de prueba considerando el caso (a) la lluvia y el suelo desnudo, el caso (b) sin lluvia con vegetación, y el caso (c) lluvia con vegetación se encontraron en 1.630, 1.763 y 1.650, respectivamente. Aunque el FOS mejora marginalmente durante eventos de tormenta debido a la consideración de la vegetación en comparación con la pendiente desnuda, esta mejora en el FOS es mucho más pronunciada durante la lluvia antecedente (es decir, de larga duración y baja intensidad) hasta los primeros 26 días de análisis antes del evento de tormenta (es decir, lluvia de alta intensidad y corta duración), que ocurre el día 27 y puede ser instrumental en la prevención de fallos en la pendiente. De manera similar, la presión negativa del agua en los poros (es decir, succión matricial) en la capa superior se reduce para el caso (a) de -260 kPa a -40 kPa, aumenta para el caso (b) de -260 kPa a -320 kPa, y disminuye para el caso (c) de -260 kPa a -60 kPa. La aplicación práctica de estos hallazgos es más aplicable a las pendientes ingenierizadas con vegetación durante la temporada seca cuando la pendiente es más estable debido a un alto FOS que, sin embargo, necesitará un riego cuidadoso solo para mantenerlas saludables pero prevenir la pérdida completa de la succión matricial desarrollada resultante de la absorción de agua por las raíces (RWU). Además, la pequeña mejora en el FOS debido a la succión matricial inducida por RWU podría desempeñar un papel clave en mantener la pendiente solo estable durante eventos de tormenta extremos, especialmente cuando el FOS de la pendiente desnuda está cerca de 1. A mejor conocimiento de los autores, este es el primer estudio geotécnico documentado, utilizando el suelo tropical de Guam, que considera el efecto hidro-mecánico de la succión matricial inducida por RWU en el análisis de estabilidad de pendientes en un entorno tropical.

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