Curvas universales para la estimación de la infiltración en zanjas y excavaciones sostenidas con tablestacas o muros pantallas en terrenos anisótropos
- Autores: Salvador Navarro Carrasco
- Directores de la Tesis: Iván Alhama Manteca (dir. tes.), José Antonio Jiménez Valera (codir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Politécnica de Cartagena ( España ) en 2026
- Idioma: español
- Número de páginas: 239
- Títulos paralelos:
- Universal curves for estimating groundwater inflow into trenches and excavations supported by sheet pile walls or diaphragm walls in anisotropic soils
- Tribunal Calificador de la Tesis: Manuel Cánovas Vidal (presid.), Gonzalo García Ros (secret.), Svetlana Melentijevic (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Tecnología y Modelización en Ingeniería Civil, Minera y Ambiental por la Universidad Politécnica de Cartagena
- Calificación: Sobresaliente Cum Laude
- Materias:
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- Tesis en acceso abierto en: Repositorio Digital de la UPCT
- Resumen
La interacción entre el flujo de agua subterránea y las estructuras de contención en excavaciones constituye un aspecto fundamental del diseño geotécnico. La correcta estimación del caudal de entrada es esencial para planificar sistemas de bombeo, evaluar gradientes hidráulicos y garantizar la estabilidad y seguridad de las obras. Esta tesis desarrolla un marco unificado y riguroso para la determinación del flujo de agua en excavaciones confinadas por muros pantalla, tablestacas o ataguías, abarcando escenarios realistas de gran complejidad geométrica e hidrogeológica.
El trabajo se basa en la aplicación de la adimensionalización discriminada y normalizada de las ecuaciones de gobierno y de sus condiciones de contorno. Esta técnica permite identificar el conjunto mínimo y físicamente relevante de grupos adimensionales que gobiernan el problema hidráulico. Este método, proporciona un fundamento más sólido que el análisis dimensional clásico, especialmente en medios anisótropos y en configuraciones donde interactúan múltiples parámetros geométricos. Se demuestran, además, sus ventajas al reducir drásticamente el número de grupos independientes y simplificar la representación universal mediante curvas tipo.
La tesis analiza de manera exhaustiva escenarios 2D en estado estacionario que representan excavaciones en terrenos tanto isótropos como anisótropos, soportadas por muros, considerando: i) extensiones del dominio finitas tanto en la dirección horizontal como en la vertical, determinando los criterios que establecen cuándo la geometría del dominio influye en el caudal y considerando; ii) escenarios en los que o la profundidad o la extensión horizontal o ambas actúan como longitudes que controlan el flujo y iii) escenarios de dos capas (bicapas) limitados geométricamente tanto por la longitud como por la profundidad.
Para los casos anteriormente presentados se deducen los grupos adimensionales y se construyen curvas tipo universales que permiten estimar directamente el caudal de entrada, así como las longitudes características horizontal y vertical asociadas al flujo. Las curvas se obtienen mediante simulaciones numéricas de alta precisión utilizando MODFLOW, abarcando un rango amplio de valores físicos y geométricos y verificando rigurosamente la validez de los grupos deducidos.
El trabajo culmina con la aplicación de las curvas tipo a un caso real: una zanja excavada de 400 m de longitud en un acuífero libre aluvial, demostrando que los caudales estimados mediante las curvas tipo coinciden con los medidos durante la obra. Esto valida la metodología como una herramienta directa, robusta y eficiente para la práctica ingenieril.
Por lo tanto, la tesis aporta una formulación universal, aplicable a excavaciones en condiciones isótropas y anisótropas, monocapa o bicapa, con dominios finitos o infinitos, proporcionando un conjunto completo de curvas que facilitan una estimación rápida, precisa y fundamentada del caudal de descarga hacia excavaciones.
