Mecánica de suelos. Tomo 3, flujo de agua en suelos / Eulalio Juarez Badillo, Alfonso Rico Rodriguez.

CONTENIDO
Capítulo I. PRINCIPIOS TEÓRICOS FUNDAMENTALES
I-1. Introducción 1
I-2. Límites de validez de la ley de Darcy 4
I-3. Ecuaciones hidrodinámicas que rigen el flujo del agua a través de los suelos 5
I-4. Solución de la ecuación de Laplace 9
I-5. Soluciones matemáticas a los problemas de flujo
I-6. La Teoría de la Sección Transformada
Anexo I-a. Ecuaciones hidrodinámicas que gobiernan el flujo. Potencial de velocidad 16
Anexo I-b. La función flujo (ᴪ = cte) 23
Anexo I-c. Soluciones rigurosas a los problemas de flujo 25
Capítulo II. TEORÍA DE LAS REDES DE FLUJO
II-1. La red de flujo 31
II-2. Trazo de la red de flujo. Cálculo del gasto 33
II-3. Superficies libres a la presión atmosférica 37
II-4. Cuadrados singulares 37
II-5. Cálculo de las presiones hidrodinámicas en una red de flujo 40
II-6. Cálculo de velocidades y gradientes hidráulicos en los pun tos de una red de flujo 42
II-7. Fuerzas de filtración. Gradiente critico de ebullición 42
II-8. Efecto del flujo sobre muros de retención 47
II-9. Efecto del flujo sobre taludes 49
II-10. Efecto del flujo sobre una tablestaca anclada 53
II-11. Flujo de agua a través de formaciones heterogéneas 53
Anexo II-a. Casos especiales de flujo a través de un talud 57
Anexo II-b. Efectos del flujo en la estabilidad de una tablestaca anclada 61
Anexo II-c. Flujo de agua a través de suelos estratificados 64
Capítulo III. FLUJO DE AGUA A TRAVÉS DE PRESAS DE TIERRA
III-1. Introducción 69
III-2. Condiciones generales de entrada y salida de la línea de corriente superior 70
III-3. La Teoría de Dupuit 74
III-4. Solución de Schaffernak y Van Iterson para la línea de corriente superior en una presa de tierra 80
III-5. Solución de L. Casagrande para la línea de corriente superior en una presa de tierra. α =<60 84
III-6: Solución de Kozeny para la línea de corriente superior en una presa de tierra α = 180° 87
III-7. Solución de A. Casagrande para la línea de corriente superior en una presa de tierra. 60° < α <180° 89
III-8. Influencia de un tirante de agua en el talud aguas abajo de la presa en la solución de A. Casagrande para 60° < α < 180° 94
III-9. Condiciones de transferencia de la línea de corriente superior 95
III-10. Flujo no establecido 95
III-11. Influencia del vaciado rápido en la estabilidad de una presa de tierra 97
III-12. Control de flujo en la cimentación de presas 98
Anexo III-a. Algunas aplicaciones de la Teoría de Dupuit 102
Anexo III-b. Análisis de las condiciones de transferencia de la línea de corriente superior 110
Anexo III-с. Vaciado rápido 117
Anexo III-d. Control de flujo en la cimentación de presas 129
Capitulo IV. ANALOGÍAS Y OTROS MÉTODOS APROXIMADOS PARA RESOLVER PROBLEMAS DE FLUJO
IV-1. Introducción 143
IV-2. El método de analogía eléctrica con papel conductor 144
IV-3. El método de analogía eléctrica con mallas 150
IV-4. Modelos de laboratorio 158
Capitulo V. EL MÉTODO DE RELAJACIONES PARA RESOLVER PROBLEMAS DE FLUJO
V-1. Introducción 161
V-2. La ecuación de Laplace expresada en diferencias finitas 161
V-3. Planteamiento del método de las relajaciones. Relajación nodal 166
V-4. Sobre-relajación y sub-relajación 169
V-5. Relajación en grupo 171
V-6. Relajación en nodos de frontera. Ejes de simetría 172
V-7. Influencia del tamaño de la cuadricula 175
V-8. Aplicación del método de la relajación en suelos anisótropos y en suelos heterogéneos 176
V-9. Superficies libres 178
V-10. Otras aplicaciones del método de relajaciones 179
Capítulo VI. DRENAJE Y SUBDRENAJE EN CARRETERAS Y AEROPISTAS
VI-1. Introducción 185
VI-2. Drenaje superficial 186
VI-3. Necesidad del subdrenaje 194
VI-4. Subdrenaje en aeropistas 197
VI-5. Subdrenaje en carreteras 203
VI-6. Agua capilar en carreteras y aeropistas 216
Anexo VI-a. Consideraciones geotécnicas para el diseño y construcción de alcantarillas flexibles 219
Anexo VI-b. Consideraciones geotécnicas para el diseño y construcción de alcantarillas rígidas 225
VI-b.1 Estudio de cargas muertas 225
VI-b.2 Estudio de cargas vivas 236
Anexo VI-c. Análisis del proceso de drenaje en bases de aeropistas 240
VI-c.1 Bases horizontales 240
VI-c.2 Bases con pendiente transversal 245
Capitulo VII. POZOS DE BOMBEO
VII-1. Generalidades y definiciones 251
VII-2. Reseña histórica 255
VII-3. Flujo establecido unidireccional en acuíferos artesianos 258
VII-4. Flujo establecido radial en pozos con penetración total en acuíferos artesianos 259
VII-5. Flujo establecido radial en pozos con penetración parcial en acuíferos artesianos 264
VII-6. Flujo establecido radial en pozos con penetración total en acuíferos libres 267
VII-7. Flujo establecido radial en pozos con penetración parcial en acuíferos libres 270
VII-8. Abatimiento del nivel freático en la inmediata vecindad de un pozo en un acuífero libre con flujo establecido 270
VII-9. Pérdidas de carga en los pozos de bombeo 272
VII-10. Acuíferos limitados por una frontera infinita con agua permanente. Método del pozo imagen 274
VII-11. Conjuntos de pozos de bombeo 281
VII-12. Pozos de recarga 283
VII-13. Flujo no establecido hacia pozos de bombeo 285
VII-14. Construcción de pozos de bombeo y exploraciones para detección de agua subterránea 286
Anexo VII-a. Pruebas de bombeo 286
VII-a.1 Descripción de la prueba 286
VII-a.2 Observaciones especiales 288
VII-a.3 Ejecución de la prueba 288
VII-a.4 Presentación de datos 290
VII-a.5 Posibles aplicaciones 290
VII-a.6 Casos de flujo establecido y no establecido 292
Anexo VII-b. Problemas de flujo no establecido hacia pozos de bombeo 292
VII-b.1 Planteamiento del problema 292
VII-b.2 Forma general de las soluciones. Análisis dimensional 299
VII-b.3 Clasificación de problemas 301
VII-b.4 Flujo confinado y semiconfinado. Generalidades 302
VII-b.5 Flujo confinado y semiconfinado. Acuíferos horizontales de espesor constante 303
VII-b.6 Acuíferos inclinados y/o de espesor variable 311
VII-b.7 Flujo no confinado. Acuíferos libres 311
Anexo VII-c. Construcción de pozos de bombeo 311
VII-c.1 Generalidades 311
VII-c.2 Pozos poco profundos 312
VII-c.3 Pozos profundos 313
VII-c.4 Acabado del pozo 315
Anexo VII-d. Exploraciones para detección de agua subterránea 316
VII-d.1 Exploración superficial 316
VII-d.2 Exploración profunda 317
Capítulo VIII. ABATIMIENTO DEL NIVEL FREÁTICO EN EXCAVACIONES
VIII-1 Introducción 321
VIII-2. Métodos sencillos para control de flujo hacia excavaciones poco profundas 322
VIII-3. Métodos modernos comunes para control del flujo de agua hacia excavaciones 323
Apéndice I. TEORÍA DE GRIETAS DE TENSIÓN
A-1.1 Introducción 329
A-1.2 Esfuerzos generados en una masa de arcilla saturada por evaporación superficial 332
A-1.3 Esfuerzos inducidos en la masa de arcilla al ser anulada la tensión natural producida por evaporación superficial 339
A-14 Aplicación de la teoría de grietas de tensión al caso del Valle de México 342
Apéndice II ELECTRÓSMOSIS
A-II.1 Generalidades 347
A-II.2 Cambios en el contenido de agua del suelo durante el fenómeno electrosmótico 352
A-II.3 Formación de grietas y fisuras 355
A-II.4 Aplicaciones de la electrósmosis a la ingeniería 356
Apéndice III. SOCAVACIÓN
A-III.1 Tipos de socavación 361
A-III.2 Socavación general del cauce 366
A-III.3 Socavación local en las pilas de los puentes 378
A-III.4 Socavación al pie de estribos 394
A-III.5 Métodos para reducir la socavación 396
Apéndice IV. ARCILLAS EXPANSIVAS
A-IV.1 Generalidades 401
A-IV.2 Identificación de las arcillas expansivas 403
A-IV.3 Efecto de las construcciones sobre arcillas expansivas 404
A-IV.4 Levantamientos y asentamientos de estructuras 405
INDICE 411