21 Diseño de drenes de arena en suelos compresibles estratificados Design of sand drains in stratified soft soils G. Auvinet G., Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México J.F. Rodríguez R., Instituto de Ingeniería de la Universidad Nacional Autónoma de México RESUMEN. En este artículo se presenta un método numérico que combina las soluciones de Absi y de Barron para el diseño de drenes de arena en suelos compresibles estratificados. Además, se presenta un análisis paramétrico que permite poner en evidencia la influencia de la estratificación en el comportamiento de un sistema de drenes con diferentes diámetros y separaciones, utilizando una estratigrafía típica de la zona lacustre del Valle de México. 1. INTRODUCCIÓN Los drenes de arena o de plástico constituyen una solución atractiva cuando es necesario acelerar el proceso de consolidación de una masa compresible, en particular durante un proceso de mejoramiento del suelo por precarga. Las soluciones teóricas que permiten el diseño de este tipo de sistema fueron desarrolladas por Barron (1947). Se considera que se presenta un doble proceso de consolidación, tanto horizontal como vertical. Las soluciones publicadas consideran también la posible existencia de una zona remoldeada, y por tanto, de menor permeabilidad alrededor de cada dren. En la práctica, es común que los materiales compresibles presenten una estratigrafía que haga inaceptable la hipótesis de homogeneidad de la masa en proceso de consolidación. Tomar en cuenta las diferentes permeabilidades de los distintos subestratos es un problema difícil que, en principio, sólo podría resolverse mediante técnicas numéricas. Como alternativa a lo anterior, se propone en este trabajo combinar la solución aproximada de Absi (1964) para consolidación de sistemas multicapas con el planteamiento de Barron. La solución de Absi consiste en aplicar una transformación geométrica a la estratigrafía que permite definir un medio homogéneo equivalente. En el presente trabajo se presentan las ecuaciones del modelo combinado así definido y se incluyen resultados típicos para una estratigrafía correspondiente a la zona lacustre de la cuenca de México. Se realizan estudios paramétricos que permiten poner en evidencia la influencia de la estratificación en el comportamiento de un sistema de drenes con diferentes diámetros y separaciones. 2. DRENES VERTICALES Los drenes verticales pueden ser de arena o prefabricados (cartón o plástico). Los drenes de arena son más costosos que los drenes prefabricados pero presentan la ventaja de que son más eficientes y contribuyen en cierta medida a reforzar el suelo y a uniformar su compresibilidad. Sin embargo, debe reconocerse que los drenes prefabricados pueden usarse en suelos en los que no puede realizarse una perforación estable. Una condición para que los drenes cumplan eficientemente con su función es que el procedimiento constructivo de los mismos evite en todo lo posible el remoldeo del suelo circundante (Casagrande y Poulos, 1969; Indraratna y Bamunawita, 2002). En efecto, el remoldeo tiende a reducir la permeabilidad y a aumentar la compresibilidad del suelo. La experiencia ha mostrado que los drenes verticales son menos eficientes cuando el suelo contiene una proporción significativa de materia orgánica y que por tanto existe una consolidación secundaria importante. Los suelos tratados con drenes se recubren siempre con una capa drenante con un espesor de por lo menos 0.5 a 1 m y, en todo caso, superior al asentamiento esperado. Debe preverse el drenaje de esta capa hacia cárcamos de bombeo laterales mediante trincheras drenantes transversales que pueden estar espaciadas de varias decenas de metros. Es conveniente que el material de la capa drenante sea ligero tomando en cuenta que una parte importante del mismo permanecerá en el sitio después de remover la sobrecarga. Se puede minimizar su peso volumétrico usando criterios de selección de materiales semejantes a los usados en la técnica de compensación parcial. Esta capa se coloca generalmente antes de construir los drenes para facilitar el tránsito de los equipos de perforación y de servicio. Para evitar la incrustación de la capa drenante en el suelo blando, es