Análisis numérico del proceso de infiltración de agua y localización de deformación en suelos parcialmente saturados | Numerical analysis of the water infiltration process and strain localization in partially saturated soils

RESUMEN: En este trabajo se presentan simulaciones del proceso de infiltración de agua en suelos parcialmente saturados en una y en dos dimensiones, haciendo uso de un método acoplado infiltración-deformación. El estudio de la infiltración unidimensional se realizó en dos partes: primero, considerando un suelo homogéneo y, posteriormente, un suelo estratificado compuesto de dos horizontes diferentes. Para ambos casos se modelaron columnas unidimensionales de un metro de espesor, con las que se realizó un estudio paramétrico tomando diferentes valores de Intensidad de lluvia. Del análisis se encontró que el fenómeno de infiltración unidimensional tiene una alta dependencia de la relación intensidad de lluvia (I)/Permeabilidad del suelo (ksW) y en el caso de los suelos estratificados se evidenció un control de la infiltración por parte del suelo de menor permeabilidad. Finalmente, se analizó el caso de infiltración bidimensional mediante la modelación de un talud sometido a lluvia de alta intensidad donde se pudo localizar la superficie de falla en el talud. Los resultados de este análisis muestran el potencial de esta metodología para el estudio de estructuras de suelo sometidas a procesos de infiltración.

ABSTRACT: This paper presents one- and two-dimensional simulations of the water infiltration process on unsaturated soils by using a coupled infiltration-deformation model. Two examples are presented for the one-dimensional infiltration analysis. The first example simulates the infiltration process on a homogenous soil, and the second on a stratified soil composed of two different layers. For both cases, a one-meter column of soil was used to conduct a parametric study by assuming different values of rainfall intensity. It was found from this analysis that the one-dimensional infiltration process on the homogenous soil is highly dependent on the rainfall intensity (I) / permeability (ksW) ratio, and for the stratified soil, the infiltration process was controlled by the soil with less permeability. Finally, one example is presented to study the bi-dimensional infiltration process on a slope subjected to a high-intensity rainfall, where the localization of the failure surface is presented. The results of this analysis show the advantages of this methodology to study soil structures subjected to infiltration processes.