B Estabilidad de Taludes DMS 2012 0

ESTABILIDAD DE TALUDES

Ing. José Luis Carrasco

Introducción – conceptos generales

Tipos de deslizamientos

Factores condicionantes y desencadenantes

Métodos de cálculo de la estabilidad

Medidas de estabilización

Empleo de programas:

(Slide, RocPlane y Swedge)

ESTABILIDAD DE TALUDES - CONTENIDO

1. INTRODUCCIÓN

En cualquier obra como: carreteras, ferrocarriles, canales, explotaciones mineras y en general cualquier construcción que requiera una superficie plana en una zona de pendiente o alcanzar una profundidad determinada por debajo de la superficie, precisan de excavaciones que dan lugar a la conformación de taludes que deben ser proyectados de tal forma que sean estables y seguros.

1. INTRODUCCIÓN – TIPOS DE TALUDES

1. INTRODUCCIÓN

1. INTRODUCCIÓN – CONCEPTOS GENERALES

El diseño de taludes debe tomar en cuenta el nivel de riesgo que implique pérdida de vidas humanas y pérdidas económicas. (Relacionado con un factor de seguridad mínimo).

Los problemas de estabilidad de taludes no pueden ser resueltos con soluciones tabuladas, ya que no hay deslizamiento iguales. Una inestabilidad suele tener origen en la convergencia de múltiples condicionantes de carácter local.

Gran porcentaje de pérdidas por deslizamientos son evitables si el problema se identifica con anterioridad y se toman medidas de prevención y/o control (monitoreo).

Métodos de análisis de estabilidad

2. TIPOS DE DESLIZAMIENTOS - ROTACIONAL

Esquema de un deslizamiento rotacional típico (Fuente: Varnes 1978)

2. TIPOS DE DESLIZAMIENTO - ROTACIONAL

Movimiento rotacional simple

Movimiento rotacional sucesivo

2. DESLIZAMIENTOS ANTIGUOS – Pueden ser activados

Carretera Huanuni Llallagua, Potosí - (Bolivia, 2007). Antiguas escarpas de falla en suelo

Fuente: J.L.Carrasco

2. Tipos de deslizamientos – Rotacionales

Las Bambas - Alternativa de acceso a mineraducto - Apurímac, Perú 2010

2. Tipos de deslizamientos – Rotacional múltiple

Fuente: Varnes 1978

2. Tipos de deslizamientos - Traslacional

Carretera Cajamarca - San Pablo (2010)

2. Tipos de deslizamientos - Falla plana en macizos rocosos

2. Tipos de deslizamientos - Falla plana

Carretera Chiclayo – Jaen km173, Lambayeque Perú, 2011

2. Tipos de deslizamientos - Falla en cuña en macizos rocosos

2. Tipos de deslizamientos - Desprendimientos

3. Factores condicionantes y desencadenantes

Fuente: Gonzales de Vallejo

Causas de desestabilización en taludes naturales

Factores antrópicos

4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

Factor de seguridad

4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES – POR EQUILIBRIO LÍMITE

Fuente: H. Gavilanes

4. MÉTODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES – POR EQUILIBRIO LÍMITE

4.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – TALUD INFINITO

FS En arenas

4.2 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – TALUD INFINITO

FS En arenas

4.3 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD EN TALUDES – MÉTODO DE LAS DOVELAS

Método de Fellenius

Método de Bishop simplificado

Método de Jambu

4.4 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA PLANA

4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA EN CUÑA

4.5 ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE CUERPO RIGIDO – FALLA POR VOLTEO

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN

• Suavización (geometría) : Disminución de altura, terraceo, inclinación, material (topo, base )

• Densificación del material ( g , c’ , f’ ): Compactación

• Impermeabilización: Uso de geomembrabas en presas u otros

• Drenaje: Superficial y subsuperficial

• Estructuras de contención: Muros de gravedad, armados, gaviones, muros

mecánicamente estabilizados

• Elementos de sostenimiento: Pantallas, soil nailing, anclajes activos, pasivos.

Soluciones

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN Soluciones

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - Suavización (geometría) :

Disminución de altura, terraceo, inclinación, material (topo, base )

FS = 1,00 FS = 1,31

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - Taludes mineros

Usualmente: • Ángulo de talud de bancos, varia entre 63° a 75° • Ángulo inter rampa, variable entre 45° a 65°

Suavización de Taludes

5. MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN:

Protección de taludes contra erosión

• Evitar la filtración del agua

Impermeabilización

de taludes

Recubrimiento con geomembrana

Drenaje

Rio de Janeiro - Brasil

Fuente: A. Sayao

Muro de concreto en ‘L’

dreno de piedras

drenaje

geotextil

Brasil

Drenaje ?

Fuente: A. Sayao

MEDIDAS DE ESTABILIZACIÓN - PATOLOGIAS EN TALUDES CON SOSTENIMIENTO

Muro con drenes (barbacanas)

5. Medidas de estabilización – Pernos, drenes “lloraderos” y Shocrete

Estabilización de talud -Carretera Cotapata - Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

Muro de Piedras muro

geotextil

dren de piedras

Mampostería de piedra

5. Alternativas de solución - Pedraplenes en talud de corte

5. Alternativas de solución (Pedraplenes en talud de corte)

Carretera Interoceánica sur – Tramo II (Urcos - Puente Inambari, 2009)

Contención con muros de gaviones

Muros de Suelo Reforzado

Muro de Suelo Reforzado

5. Alternativas de solución (Muros mecánicamente estabilizado)

Carretera Interoceánica sur – Tramo II entre Urcos y Puente Inambari, 2009)

2. Alternativas de solución (Muro mecánicamente estabilizado)

Carretera Interoceánica Sur – Tramo II entre Urcos y Puente Inambari, 2009)

Soluciones no convencionales - Muro de Bambú

Fuente: A. Sayao Fuente: A. Sayao

Soluciones no convencionales - Muro de de Llantas

Fuente: A. Sayao

Descarte de llantas

Producción anual:

33 millones Brasil

800 millones mundo

Fuente: A. Sayao

Riesgo ambiental

Ontario (1991)

California (1999)

Fuente: A. Sayao

Llantas amarradas con cuerda

Fuente: A. Sayao

Durante la construcción

Fuente: A. Sayao

Final de construcción

Fuente: A. Sayao

4. ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN – ANCLAJES ACTIVOS

Sostenimiento de talud con anclajes activos en la presa Limón (Proyecto Trasvase Olmos, Cajamarca 2011)

Pantallas con Anclajes

Fuente: A. Sayao

5. Alternativas de estabilización – Pernos pasivos

Anclajes pasivos (pernos) en taludes sobre macizos rocosos (Carretera Cotapata Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

5. Alternativas de estabilización - Anclajes activos

Anclajes activos en el portal de entrada de túnel (Carretera Cotapata Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

Taludes con sostenimiento - Anclajes activos

Anclajes activos en sector crítico. Carretera Cotapata - Santa Bárbara, Los Yungas La Paz Bolivia, 2008)

1. Excavación

Secuencia de ejecución

5. Alternativas de estabilización – Soil Nailing

Brasil Fuente: A. Sayao

2. Perforación

Usual:

f = 75 a 100 mm

Fuente: A. Sayao

3. Instalación

Fuente: A. Sayao

4. Inyección

Fuente: A. Sayao

5. Fijación de la tela

Fuente: A. Sayao

6. Fijación de la Cabeza

Fuente: A. Sayao

Cabeza de la Clave

25 75 50

Steel meshes

Steel bar

Shotcrete

(Ortigão & Sayão 2004)

Barras f > 22mm

7. Concreto

e = 7 a 15cm

Fuente: A. Sayao

Drenaje

Fuente: A. Sayao

8. Excavación

Fuente: A. Sayao

Final de

Ejecución

Fuente: A. Sayao

5. Alternativas de estabilización – Enmallado

Fuente: A. Sayao

Túnel Falso

Solución: Convivir con el deslizamiento Fuente: A. Sayao

5. Alternativas de solución

Wsenα

Wcosα

α W A

Siendo:

Rc = Fuerzas cohesivas= cA Rφ = Fuerzas friccionantes= Wcosα tgφ S = Fuerzas que tienden al deslizamiento= Wsenα A = Area del plano de rotura

Caso de existir presión de agua sobre la superficie, U= Fuerza total debida al agua sobre la superficie A: Rφ = (Wcosα – U) tgφ

FUENTE: Luis Gonzales de Vallejo

EQUILIBRIO LÍMITE

POR: Ing. Dionicio Milla S.

TALUD INFINITO

Si no hay cohesión (caso más simple), el coeficiente de seguridad viene dado por:

F = τ / S = σn tgφ´ / S = Tgφ´ /tgα

Siendo: σn = Wsenα / l = γHcos2 α S = Wsenα / l = γHsenα cosα

Donde: l es la longitud de la base de la rebanada, φ´es el rozamiento efectivo, y γ es el peso específico aparente del terreno.

FUENTE: Luis Gonzales de Vallejo POR: Ing. Dionicio Milla S.

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