Visualización del avance del frente húmedo y la presencia de la barrera capilar en suelos parcialmente saturados mediante un modelo experimental

Abstract

RESUMEN: El proceso del avance del frente húmedo, el fenómeno de la barrera capilar y el comportamiento hidráulico del suelo se han convertido en fenómenos de sumo interés en la comprensión, evaluación y determinación de estrategias de reducción de riesgo ante amenazas naturales, específicamente en eventos de movimientos en masa, los cuales han generado múltiples afectaciones en pérdidas humanas y daños en la infraestructura. En la presente investigación, se aborda la visualización del avance del frente húmedo y fenómenos de impedancia hidráulica, tales como, la barrera capilar, mediante la construcción de un modelo experimental que permita estudiar el flujo bajo distintas condiciones de humedad e interacción con distintos suelos. Inicialmente, se caracterizan los materiales representativos de los suelos tropicales, se desarrolla a partir de la inspección visual en campo, y determinación de propiedades físicas e hidráulicas. Posteriormente, se elabora un modelo de experimentación cuyo propósito es generar una condición de flujo unidireccional a través de los suelos caracterizados. Finalmente, se analiza el comportamiento observado durante el proceso de infiltración bajo la interacción de distintos materiales. A partir de los resultados, se identifica que, la naturaleza textural y la gradación de los suelos tienen un impacto significativo en el comportamiento hidráulico durante el proceso de infiltración. por lo tanto, el modelo permite visualizar y analizar el comportamiento hidráulico de los suelos; en términos de la aplicabilidad y representatividad del flujo de agua en suelos tropicales bajo condiciones parcialmente saturadas, así como el aporte en el conocimiento sobre el avance del frente húmedo y la presencia del fenómeno de la barrera capilar en suelos tropicales. Por consiguiente, se pretende aportar en el entendimiento sobre los mecanismos de falla de suelos sujetos a infiltración de agua, que, a su vez, se pueda convertir en una herramienta didáctica en la transferencia de conocimiento, contribuyendo a la gestión y conservación de los recursos naturales en nuestra región.

ABSTRACT: The process of the advance of the wet front, the phenomenon of the capillary barrier and the hydraulic behavior of the soil have become phenomena of great interest in the understanding, evaluation and determination of risk reduction strategies in the face of natural hazards, specifically in events of mass movements, which have generated multiple effects in human losses and damage to infrastructure. In this research, the visualization of the advance of the wet front and hydraulic impedance phenomena, such as the capillary barrier, is addressed through the construction of an experimental model that allows studying the flow under different conditions of humidity and interaction with different soils. Initially, the representative materials of tropical soils are characterized, developed from visual inspection in the field, and determination of physical and hydraulic properties. Subsequently, an experimentation model is developed whose purpose is to generate a unidirectional flow condition through the characterized soils. Finally, the behavior observed during the infiltration process under the interaction of different materials is analyzed. From the results, it is identified that the textural nature and gradation of the soils have a significant impact on the hydraulic behavior during the infiltration process. therefore, the model allows the visualization and analysis of the hydraulic behavior of the soils; in terms of the applicability and representativeness of water flow in tropical soils under partially saturated conditions, as well as the contribution to knowledge about the advance of the wet front and the presence of the capillary barrier phenomenon in tropical soils. Therefore, it is intended to contribute to the understanding of the failure mechanisms of soils subject to water infiltration, which, in turn, can become a didactic tool in the transfer of knowledge, contributing to the management and conservation of natural resources in our region.