ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

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ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 VÍA IBAGUÉ - SAN BERNARDO SANTIAGO RAMÍREZ VALDERRAMA CAROLINA VISBAL PUENTES UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL IBAGUÉ - TOLIMA 2021

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ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 VÍA IBAGUÉ - SAN BERNARDO

SANTIAGO RAMÍREZ VALDERRAMA

CAROLINA VISBAL PUENTES

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL IBAGUÉ - TOLIMA

2021

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ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 VÍA IBAGUÉ - SAN BERNARDO

SANTIAGO RAMÍREZ VALDERRAMA ANDREA CAROLINA VISBAL PUENTES

Trabajo presentado como requisito parcial para optar al título profesional de

Ingeniero Civil

Humberto González Mosquera Ingeniero Civil. M. Sc.

Oscar Hernán Cardona García

Ingeniero Civil.

UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL

IBAGUÉ - TOLIMA 2021

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Nota de aceptación: ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Firma del jurado 1 ____________________________ Firma del jurado 2 Ibagué, 05 de febrero de 2021

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DEDICATORIA

Es mi deseo como sencillo gesto de agradecimiento dedicarles mi trabajo de grado principalmente a mis padres Javier Ramírez Polanía y Elena Valderrama Cabrera quienes han sido muy importantes en mi formación como profesional, por brindarme la confianza, consejos, oportunidad y recursos para lograrlo, a mi hijo Samuel Ramírez Carvajal quien va a ser la persona encargada de que yo luche día a día para brindarle de mí, la mejor versión; a mis hermanos y toda mi familia por sus buenas palabras de ánimo para hacer que este sueño se hiciera realidad, a mis amigos con los que compartí durante mi desarrollo profesional de todo corazón mil gracias.

Santiago Ramírez Valderrama

Mi modalidad de grado principalmente es dedicada, con mucho amor, a mis padres José Ignacio Visbal Guifo y Yeni Puentes García, quienes han sido los pilares fundamentales para llevar a cabo tan importante logro, por su confianza, dedicación y apoyo que me brindaron para no desistir tras años de lucha para culminar mi carrera profesional. A mi hijo Thomas Amézquita Visbal, quien es mi más grande motivación para ser una mejor persona tanto en lo personal como en lo profesional y de esta forma ser su motivación y apoyo para alcanzar las metas que se proponga a lo largo de su vida. A mi hermano Jorge Ignacio Visbal Puentes, por ser mi ejemplo para seguir y mostrarme siempre el camino hacia la superación. A mi familia y amigos por estar siempre en el transcurso de este proceso que de una u otra forma me apoyaron con sus palabras de ánimo para llegar a la meta deseada. Gracias.

Andrea Carolina Visbal Puentes

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AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a: Al ingeniero Humberto González Mosquera, director del proyecto, por la orientación y apoyo para llevar a cabo nuestro trabajo de grado. Al ingeniero Oscar Hernán Cardona García, asesor metodológico, por el apoyo brindado durante la elaboración del proyecto. Al ingeniero Julián Andrés Pulecio Díaz, por la orientación en el transcurso del proyecto y su experiencia en modelados computacionales del mismo. Al ingeniero Pedro Julián Gallego Quintana, por la orientación como profesional y experiencia en geotecnia.

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CONTENIDO

pág.

GLOSARIO ........................................................................................................... 13

RESUMEN............................................................................................................ 14

INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 15

1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 16

2. JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 17

3. OBJETIVOS ..................................................................................................... 18

3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 18

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 18

4. MARCO DE REFERENCIA .............................................................................. 19

4.1. MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 19

4.1.1. Nomenclatura y clasificación de los movimientos. ...................................... 19

4.1.2. Talud........................................................................................................... 19

4.2. MARCO GEOGRÁFICO Y GEOLÓGICO ...................................................... 31

4.3. MARCO NORMATIVO ................................................................................... 32

5. METODOLOGÍA ............................................................................................... 33

6. RESULTADOS ................................................................................................. 34

6.1 ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................................... 34

6.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) ................ 34

6.1.2. Determinación de tamaños de las partículas de los suelos. INV E – 123. ... 34

6.1.3. Determinación del límite liquido de los suelos. INV E – 125. ....................... 35

6.1.4. Límite plástico e índice de plasticidad de los suelos. INV E – 126. ............. 36

6.1.5. Determinación de la gravedad específica de sólidos................................... 36

6.1.6. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. ........................ 37

6.1.7. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). .............. 38

6.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. ........................................................... 38

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................... 43

7.1 ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................................... 43

7.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) ................ 43

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7.1.2. Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos. .................. 43

7.1.3. Determinación del límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad ....... 48

7.1.4. Determinación de la gravedad específica de las partículas sólidas ............. 53

7.1.5. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. ......................... 55

7.1.5. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). .............. 61

7.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. ........................................................... 70

7.3 MODELO MATEMÁTICO ............................................................................. 73

8. CONCLUSIONES ............................................................................................. 86

9. RECOMENDACIONES..................................................................................... 87

10. ANEXOS ......................................................................................................... 92

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LISTA DE TABLAS

pág.

Tabla 1. Elementos fundamentales para tener en cuenta en la elaboración de

modelos conceptuales de deslizamientos. ............................................................ 26

Tabla 2. Metodologías utilizadas en la modelación de taludes. ............................. 30

Tabla 3. Cartera del levantamiento topográfico, 1-3.............................................. 39

Tabla 4. Cartera del levantamiento topográfico, 2-3.............................................. 40

Tabla 5. Cartera del levantamiento topográfico, 3-3.............................................. 41

Tabla 6. Resultados de la humedad natural. ......................................................... 43

Tabla 7. Granulometría de la corona del talud. ..................................................... 44

Tabla 8. Granulometría del cuerpo del talud. ........................................................ 46

Tabla 9. Granulometría de la pata del talud. ......................................................... 47

Tabla 10. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de la

corona del talud. ................................................................................................... 49

Tabla 11. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad del

cuerpo del talud. ................................................................................................... 51

Tabla 12. Resultado de limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad de la pata

del talud. ............................................................................................................... 52

Tabla 13. Resultado de la gravedad específica de la corona del talud. ................. 53

Tabla 14. Resultado de la gravedad específica del cuerpo del talud. .................... 54

Tabla 15. Resultado de la gravedad específica de la pata del talud. ..................... 54

Tabla 16. Ensayo de consolidación. ..................................................................... 55

Tabla 17. Cálculos del ensayo de consolidación. .................................................. 59

Tabla 18. Cálculo del módulo edométrico. ............................................................ 60

Tabla 19. Ensayo de corte directo condición UU, Corona del talud. ...................... 62

Tabla 20. Parámetros de resistencia de la corona del talud. ................................. 64

Tabla 21. Ensayo de corte directo condición UU, Cuerpo del talud. ...................... 65

Tabla 22. Parámetros de resistencia del cuerpo del talud. .................................... 67

Tabla 23. Ensayo de corte directo condición UU, pata del talud. .......................... 68

Tabla 24. Parámetros de resistencia de la pata del talud. ..................................... 70

Tabla 25. Resumen de los parámetros de resistencia. ......................................... 70

Tabla 26. Propiedades de los materiales .............................................................. 73

Tabla 27. Método de Bishop simplificado, K0+050. .............................................. 74

Tabla 28. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+050. ................. 74

Tabla 29. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+050......................................... 75

Tabla 30. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050. ......... 76

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Tabla 31. Método de Bishop simplificado, K0+060. .............................................. 77

Tabla 32. Análisis global del método de Bishop simplificaado, K0+060. ............... 78

Tabla 33. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+060......................................... 79

Tabla 34. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060. ......... 80

Tabla 35. Método de Bishop simplificado, K0+070. .............................................. 81

Tabla 36. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+070. ................. 82

Tabla 37. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+070......................................... 83

Tabla 38. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070. ......... 84

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LISTA DE FIGURAS pág.

Figura 1. Nomenclatura de taludes y laderas. ....................................................... 19

Figura 2. Nomenclatura de las diferentes partes de un deslizamiento. ................. 20

Figura 3. Dimensiones de los movimientos en masa ............................................ 24

Figura 4. El mecanismo de falla es la explicación técnica de la forma como un talud

estable se convierte en inestable, por la acción del deterioro y los agentes

activadores. .......................................................................................................... 24

Figura 5. Equilibrio o desequilibrio de fuerzas en un talud. ................................... 27

Figura 6. Efecto de deterioro. ............................................................................... 27

Figura 7. Ejemplo de un análisis de estabilidad de taludes. .................................. 29

Figura 8. Métodos de análisis de estabilidad de taludes. ...................................... 31

Figura 9. Sistema estructurante vial de Ibagué. .................................................... 32

Figura 10. Metodología de trabajo del proyecto. ................................................... 33

Figura 11. Muestra ensayo de humedad. .............................................................. 34

Figura 12. Ensayo de granulometría. .................................................................... 35

Figura 13. Ensayo de límite líquido. ...................................................................... 35

Figura 14. Ensayo de límite plástico. .................................................................... 36

Figura 15. Ensayo de gravedad específica. .......................................................... 37

Figura 16. Muestra ensayo de consolidación. ....................................................... 37

Figura 17. Muestras ensayo de corte directo. ....................................................... 38

Figura 18. Superficie a partir de las curvas de nivel del talud. .............................. 42

Figura 19. Curvas de nivel .................................................................................... 71

Figura 20. Perfiles de las secciones, 1-2. ............................................................. 71

Figura 21. Perfiles de las secciones, 2-2. ............................................................. 72

Figura 22. Perfiles de análisis del modelo matemático. ........................................ 72

Figura 23. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+050. ......... 73

Figura 24. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050... 75

Figura 25. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+060. ......... 77

Figura 26. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060... 79

Figura 27. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+070. ......... 81

Figura 28. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070... 83

Figura 29. Análisis global del método de Bishop simplificado, Solución. ............... 85

Figura 30. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, Solución. 85

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LISTA DE GRÁFICAS

pág.

Gráfica 1. Curva granulométrica de la corona del talud. ....................................... 45

Gráfica 2. Curva granulométrica del cuerpo del talud. .......................................... 45

Gráfica 3. Curva granulométrica de la pata del talud. ........................................... 48

Gráfica 4. Curva de fluidez de la corona del talud. ................................................ 50

Gráfica 5. Curva de fluidez del cuerpo del talud. ................................................... 50

Gráfica 6. Curva de fluidez de la pata del talud. .................................................... 52

Gráfica 7. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 1. ................................. 56

Gráfica 8. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 2. ................................. 56

Gráfica 9. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 3. ................................. 57

Gráfica 10. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 4. ............................... 57

Gráfica 11. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 5. ............................... 58

Gráfica 12. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 6. ............................... 58

Gráfica 13. Evaluación del esfuerzo de pre-consolidación. ................................... 59

Gráfica 14. Curva edométrica o de compresibilidad. ............................................. 60

Gráfica 15. Esfuerzo cortante versus deformación de la corona del talud. ............ 63

Gráfica 16. Resistencia al corte de la corona del talud. ........................................ 63

Gráfica 17. Esfuerzo cortante versus deformación del cuerpo del talud. ............... 66

Gráfica 18. Resistencia al corte del cuerpo del talud. ........................................... 66

Gráfica 19. Esfuerzo cortante versus deformación de la pata del talud. ................ 69

Gráfica 20. Resistencia al corte de la pata del talud. ............................................ 69

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LISTA DE ANEXOS pág.

Anexo A. Perfil estratigráfico de la corona del talud. ............................................. 92

Anexo B. Perfil estratigráfico del cuerpo del talud. ................................................ 93

Anexo C. Perfil estratigráfico de la pata del talud. ................................................. 94

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GLOSARIO

Arena fina: material que pasa el tamiz de 425µm (No. 40) y es retenido en el tamiz de 75µm (No. 200). (Invías, 2013). Arena gruesa: material que pasa el tamiz de 2 mm (No. 10) y es retenido en el tamiz de 425µm (No. 40). (Invías, 2013). Carta de plasticidad: gráfica utilizada para diferenciar la fracción fina de los suelos a partir de su límite líquido (LL) y de su índice de plasticidad (IP). (Invías, 2013) Coluvión: depósito de materiales transportados por la acción de diferentes mecanismos como la gravedad, el agua y el viento, o una combinación de ellos. Deformación axial: cambio en la dimensión axial de la muestra que se puede expresar en términos de longitud, altura del espécimen, deformación unitaria o relación de vacíos. (Invías, 2013). Grava: material que pasa el tamiz de 75 mm (3”) y es retenido en el tamiz de 2 mm (No. 10). (Invías, 2013). Limo y arcilla combinados: material que pasa el tamiz de 75µm (No. 200). El término “limoso” se aplica al material fino cuyo índice plástico sea 10 o menos y el término “arcilloso” al material con índice plástico mayor de 10. (Invías, 2013). Peso específico de partículas: es el valor medio de los correspondientes a las diversas partículas. Se determina en laboratorio midiendo el volumen que ocupa una muestra de partículas (seca y desintegrada, y de peso conocido) por desplazamiento de un volumen de líquido en un recipiente lleno de agua y previamente pesado (picnómetro). (González de Vallejo, Ferre, Ortuño, & Oteo, 2002).

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RESUMEN En este proyecto se evaluaron las condiciones mecánicas y físicas del suelo, con sus características geológicas, del talud de la vía Ibagué – San Bernardo en el kilómetro 2. El talud tiene como fuerza externa una vía en la pata y ya presentó un deslizamiento. Brindar una solución a la inestabilidad permitiendo aplicar los conocimientos adquiridos en el seminario de profundización. Se realizó en análisis por medio del software Slide, por el método de dovelas, se evaluó por método aproximado con Bishop simplificado y preciso por medio del método de GLE/ Morgenstern-Price, donde arroja los factores de seguridad (FS). Palabras claves: estabilidad de talud, ángulo de resistencia interna, cohesión.

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INTRODUCCIÓN La actividad geotécnica es muy antigua, como lo ha sido la construcción de obras, estructuras y monumentos. Nunca ha sido una consideración disuasoria el desconocer en profundidad las bases mecánicas teóricas del comportamiento de los materiales geológicos o los modelos matemáticos que pudieran “representar” la obra en cuestión. El proyecto geotécnico debería de cumplir dos requisitos fundamentales: asegurar la estabilidad de la obra, y conseguir que las deformaciones o movimientos en servicio fueran aceptables. (Pérez De Ágreda, 2005). Los movimientos ocurren generalmente a lo largo de las superficies de falla, por caída libre, movimientos en masa, erosión o flujos. Algunos segmentos del talud o ladera pueden moverse hacia abajo mientras otros se mueven hacia arriba. Los fenómenos de inestabilidad incluyen, generalmente, una combinación de procesos erosiónales y denudacionales interrelacionados entre sí y a menudo mezclados. (Suarez J. , 1998). Las propiedades geotécnicas de un suelo, como su distribución granulométrica, plasticidad, compresibilidad y resistencia cortante, se pueden evaluar mediante pruebas de laboratorio adecuadas. Sin embargo, ante ciertas circunstancias, no todos los parámetros necesarios se pueden o se determinan, debido a razones económicas o de otra índole. Al mismo tiempo, debe darse cuenta de que los depósitos naturales de suelos sobre los que se construyen las cimentaciones no son homogéneos en la mayoría de los casos. Así pues, se debe tener una comprensión completa de la geología del área, es decir, el origen y la naturaleza de la estratificación del suelo y también de las condiciones del agua en el subsuelo. (Braja M, 2011).

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1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Los estados anormales de taludes pueden dividirse en deslizamientos y fallas. Sin embargo, éstos no pueden definirse claramente, existiendo muchos estados intermedios que no pueden distinguirse entre ambos. Debido a esto, son llamados algunas veces fallas tipo deslizamiento o deslizamientos tipo falla. Sin embargo, solamente se considerarán aquí casos típicos, clasificando estas fallas desde el punto de vista de las formas de la falla, ya que éstas tienden a ocurrir súbitamente en taludes relativamente empinados y su relación con la geología no es significativa, en comparación con los deslizamientos. Por otro lado, los deslizamientos se clasifican desde el punto de vista de la topografía, geología o forma de movimiento, pero se toman en cuenta especialmente las propiedades de las masas deslizantes con el objeto de seleccionar reconocimientos adecuados y medidas de protección. (Asociación de carreteras del Japón, 1984). Los procesos de remoción en masa (PRM), son causantes de emergencias en Colombia, por lo que su análisis acucioso es de suma importancia en la prevención de este tipo de eventos que afectan a la comunidad, incluyendo a la de Cartagena. El cerro de la Popa es una colina alta cuya altura máxima se aproxima a 150 m en su parte sur cerca al convento de los Agustinos Recoletos. Se dispone elongada hacia el norte con pendiente recta de 5 a 10° que coincide con la pendiente estructural de las calizas de la Formación calcárea Popa. Este cerro posee una serie de estribaciones cercanas dispuestas a lado y lado de la formación principal, entre las que se destacan las lomas del Peyé, del Guerrero (San Fco), del Rosario y del Diamante. Estas estribaciones han sido seleccionadas como sitios críticos, debido a la reactivación de antiguos deslizamientos y/o generación de nuevos movimientos en masa, que han modificado las condiciones de estabilidad. (Aguilar Collazo, 2015). Se realizó un análisis inicial del registro de eventos históricos reportados por diferentes fuentes (UNGDR, SGC, DesInventar, CAR); se realizó un filtro a los datos que estas suministraban, de manera que se identificaran los registros útiles y claros, y que adicionalmente, no se estuviese repitiendo información dentro de las bases sobre un mismo evento; se tiene que los registros reportados en SIMMA y la CAR presentan inconsistencias que reduce la cantidad de datos que pueden ser utilizados dentro del análisis, de manera que solo el 52.0% y 17.3% de la información que dichas fuentes fue utilizada respectivamente. Con base en estos se tiene que para los eventos de movimientos en masa en el municipio de Chiquinquirá es el que presenta la mayor cantidad de eventos. Con base en los datos reportados se tiene que en el año 2011 se presentaron 1390 personas afectadas por deslizamientos, para un total de 278 familias. (Calderón Larrañaga & Soto Calderón, 2016).

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2. JUSTIFICACIÓN Por ello, el análisis de la estabilidad de una ladera o talud natural reviste gran importancia al momento de considerar una futura construcción en su entorno. Conocidos son los casos, a nivel nacional e internacional, de desastres ocurridos y que involucran vidas humanas cuando no se han efectuado los análisis correspondientes, que, dependiendo de sus resultados, permitirían tomar medidas correctivas o de estabilización de taludes. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los métodos de análisis de estabilidad se basan en un planteamiento físico-matemático en el que intervienen las fuerzas estabilizadoras y desestabilizadoras, que actúan sobre el talud y que determinan su comportamiento y condiciones de estabilidad. Se pueden agrupar en dos: métodos determinísticos, dentro de los cuales están los métodos de equilibrio límite y los tenso-deformacionales; y los métodos probabilísticos. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los procesos de remoción en masa (PRM) son causantes de múltiples emergencias en Colombia, por lo tanto, su análisis y estudio acucioso es de suma importancia en la prevención y atención de este tipo de eventos que afectan a la comunidad, incluyendo la de la ciudad de Cartagena. Si bien es cierto que se han hecho grandes esfuerzos para mitigar este tipo de procesos, en la actualidad no es posible predecir con exactitud, la ocurrencia de los mismos, sin embargo, desde hace tiempo se han desarrollado múltiples metodologías de evaluación, que nos permiten tener una idea aproximada sobre la identificación de zonas de amenaza por deslizamientos y sus niveles de impacto sobre la infraestructura relacionada. (Aguilar Collazo, 2015).

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3. OBJETIVOS

3.1. OBJETIVO GENERAL Analizar las características geotécnicas del suelo que conforma el talud ubicado en el k2 +000 en la vía Ibagué – San Bernardo.

3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Realizar un levantamiento topográfico con el fin de identificar el área de estudio. Determinar los parámetros de resistencia presente en la formación geológica del talud. Evaluar las condiciones de seguridad del talud.

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4. MARCO DE REFERENCIA 4.1. MARCO TEÓRICO 4.1.1. Nomenclatura y clasificación de los movimientos. Los taludes y sus procesos son estudiados por una gran variedad de disciplinas del conocimiento tales como: La geología, la geomorfología, la geotecnia, las ciencias del suelo, la hidrología, las ciencias forestales, etc. Además, muchas otras disciplinas tienen relación con los taludes y sus efectos o implicaciones: la arquitectura, la planeación urbana, la ingeniería en todas sus especialidades, la agricultura, el turismo, etc. (Suarez J. , 1998). 4.1.2. Talud. Un “talud” o ladera es una masa de tierra que no es plana, sino que presenta una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura técnica se define como “ladera” cuando su conformación actual tuvo como origen un proceso natural y “talud” cuando se conformó artificialmente véase la figura 1. Los taludes se pueden agrupar en tres categorías generales: los terraplenes, los cortes de laderas naturales y los muros de contención. Se pueden presentar combinaciones de los diversos tipos de taludes y laderas. (Suarez J. , 1998) Figura 1. Nomenclatura de taludes y laderas.

Fuente: (Suarez J. , 1998). Las laderas o taludes que han permanecido estables por muchos años pueden fallar debido a cambios topográficos, sísmicos, a los flujos de agua subterránea, a los cambios en la resistencia del suelo, la meteorización o a factores de tipo antrópico

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o natural que modifiquen su estado natural de estabilidad. Un talud estable puede convertirse en un “deslizamiento”. (Suarez J. , 1998) 3.1.1.2 Partes de un talud. Existen algunos términos para definir las partes de un talud. El talud comprende una parte alta o superior convexa con una cabeza, cima, cresta o escarpe, donde se presentan procesos de denudación o erosión; una parte intermedia semirrecta y una parte baja o inferior cóncava con un pie, pata o base, en la cual ocurren principalmente procesos de depositación. (Suarez J. , 1998). Figura 2. Nomenclatura de las diferentes partes de un deslizamiento.

Fuente: (Suarez J. , 1998). 3.1.1.3 Deslizamiento. Los deslizamientos (“Landslides”) consisten en “movimientos de masas de roca, residuos o tierra, hacia abajo de un talud” (Cruden, 1991). En el término “deslizamiento” se incluyen tanto los procesos de erosión como los procesos denudaciones. La naturaleza precisa del proceso no está incluida en la definición e incluye procesos que son producto de la acción de las fuerzas gravitacionales, hidráulicas, etc. (Suarez J. , 1998). Partes de un Deslizamiento. En la figura 2 se muestra un deslizamiento típico o desplazamiento en masa. Las partes principales son las siguientes: Cabeza. parte superior de la masa de material que se mueve. La cabeza del deslizamiento no corresponde necesariamente a la cabeza del talud. Arriba de la cabeza está la corona. (Suarez J. , 1998).

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Cima. el punto más alto de la cabeza, en el contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. (Suarez J. , 1998). Corona. el material que se encuentra en el sitio, (prácticamente inalterado), adyacente a la parte más alta del escarpe principal, por encima de la cabeza. (Suarez J. , 1998). Escarpe principal. superficie muy inclinada a lo largo de la periferia posterior del área en movimiento, causado por el desplazamiento del material. La continuación de la superficie del escarpe dentro del material conforma la superficie de la falla. (Suarez J. , 1998). Escarpe secundario. superficie muy inclinada producida por el desplazamiento diferencial dentro de la masa que se mueve. En un deslizamiento pueden formarse varios escarpes secundarios. (Suarez J. , 1998). Superficie de falla. área por debajo del movimiento y que delimita el volumen del material desplazado. El suelo por debajo de la superficie de la falla no se mueve, mientras que el que se encuentra por encima de ésta, se desplaza. En algunos movimientos no hay superficie de falla. (Suarez J. , 1998). Pie de la superficie de falla. la línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno. (Suarez J. , 1998). Base. el área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. (Suarez J. , 1998). Punta o uña. el punto de la base que se encuentra a más distancia de la cima. (Suarez J. , 1998). Cuerpo principal del deslizamiento. el material desplazado que se encuentra por encima de la superficie de falla. Se pueden presentar varios cuerpos en movimiento. (Suarez J. , 1998). Superficie original del terreno. la superficie que existía antes de que se presentara el movimiento. (Suarez J. , 1998). Costado o flanco. un lado (perfil lateral) del movimiento. Se debe diferenciar el flanco derecho y el izquierdo. (Suarez J. , 1998). Derecha e izquierda. para describir un deslizamiento se recomienda utilizar la orientación geográfica (Norte, Sur, Este, Oeste); pero si se emplean las palabras derecha e izquierda, deben referirse al deslizamiento observado desde la corona hacia el pie. (Suarez J. , 1998).

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3.1.1.4 Movimientos del terreno. La forma de clasificar los distintos movimientos de masas de tierra depende si se trata de suelos o rocas. Por otra parte, en estas clasificaciones se considera el mecanismo y tipo de rotura, juntamente con otros aspectos, tales como el contenido de agua en el terreno, la velocidad y magnitud del movimiento, entre otros. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los tipos de movimientos se pueden clasificar en: deslizamientos, flujos y desprendimientos. Los deslizamientos son movimientos relativos de masas de suelo o roca con respecto al sustrato, sobre una o varias superficies de rotura cuando se supera la resistencia al corte de estas superficies. La masa generalmente se desplaza en conjunto, comportándose como una unidad en su recorrido; la velocidad puede ser muy variable, pero suelen ser procesos rápidos y alcanzar grandes volúmenes. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Otros movimientos del terreno corresponden a los flujos, los cuales tienen la apariencia de un líquido viscoso y que pueden ser de carácter seco o húmedo. La diferencia entre ambos radica en la cantidad de agua presente en la masa de suelo, la clara definición de la superficie de rotura, el tipo de suelo y el factor desencadenante. Los flujos pueden ser consecuencia de deslizamientos o ser inducidos por desprendimientos. Junto con los deslizamientos son los movimientos de masas más extendidos, al afectar a muy diversos tipos de materiales. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Finalmente, se encuentran los desprendimientos de materiales, que corresponden a caídas libres muy rápidas de bloques o masas rocosas desintegradas o descompuestas. Su superficie de rotura es en forma de cuña y bloques formados por diversas familias de discontinuidades. Dentro de los factores desencadenantes se encuentran: la erosión y pérdida de apoyo de los bloques previamente sueltos, el agua en las discontinuidades y grietas, y los movimientos sísmicos, entre otros. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los diferentes tipos de movimientos del terreno antes clasificados y definidos, tienen su origen en factores naturales y/o humanos, por lo que la aparición de uno o más de ellos influirá decisivamente en la disminución o pérdida de la resistencia al corte de los taludes. Dentro de los factores naturales se encuentran: el agua, el hielo, la nieve, la sismicidad, el vulcanismo, la cubierta vegetal y la subsidencia regional. Mientras que, dentro de los factores humanos, se pueden mencionar: las excavaciones, las voladuras y las sobrecargas. Todos estos aspectos se deben tener en cuenta al momento de estudiar la estabilidad de un talud natural. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Dimensiones de los movimientos. Para definir las dimensiones de un movimiento se utiliza la terminología recomendada por el IAEG, como se muestra en la figura 3.

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• Ancho de la masa desplazada Wd. ancho máximo de la masa desplazada, perpendicular a la longitud Ld. (Suarez J. , 1998).

• Ancho de la superficie de falla Wr. ancho máximo entre los flancos del deslizamiento perpendicular a la longitud Lr. (Suarez J. , 1998).

• Longitud de la masa deslizada Ld. distancia mínima entre la punta y la cabeza. (Suarez J. , 1998).

• Longitud de la superficie de falla Lr. distancia mínima desde el pie de la superficie de falla y la corona. (Suarez J. , 1998).

• Profundidad de la masa desplazada Dd. máxima profundidad de la masa movida perpendicular al plano conformado por Wd y Ld. (Suarez J. , 1998).

• Profundidad de la superficie de falla Dr. máxima profundidad de la superficie de falla con respecto a la superficie original del terreno, medida perpendicularmente al plano conformado por Wr y Lr. (Suarez J. , 1998).

• Longitud total L. distancia mínima desde la punta a la corona del deslizamiento. (Suarez J. , 1998).

• Longitud de la línea central Lc. distancia que hay desde la punta (o uña) hasta la corona del deslizamiento, a lo largo de los puntos ubicados sobre la superficie original y equidistantes de los bordes laterales o flancos. (Suarez J. , 1998). Igualmente, se deben medir alturas del nivel freático, alturas de los escarpes, radios de rotación del movimiento, pendientes de la superficie antes y después de la falla. En los deslizamientos la escala horizontal debe ser igual a la vertical. Se recomienda que las dimensiones sean identificadas en planos en planta y perfil del deslizamiento. (Suarez J. , 1998). 3.1.2 Mecanismos de falla. La mayoría de los taludes son aparentemente estables y estáticos, pero realmente son sistemas dinámicos en evolución. Un talud estable puede desestabilizarse con el tiempo y la ocurrencia de un deslizamiento es un fenómeno propio de ese proceso, véase la figura 4. Por lo tanto, se requiere conocer detalladamente lo que ocurre dentro de un talud para poder diagnosticar correctamente su comportamiento. Este diagnóstico es un aspecto fundamental en la ciencia de la estabilidad de los taludes. Si el diagnóstico es equivocado, las medidas remediales y/o los procedimientos de estabilización fracasarían. (Suarez J. , 1998).

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Figura 3. Dimensiones de los movimientos en masa de acuerdo con la IAEG Commission on Landslides (1990).

Fuente: (Suarez J. , 1998, pág. 6). Figura 4. El mecanismo de falla es la explicación técnica de la forma como un talud estable se convierte en inestable, por la acción del deterioro y los agentes activadores.

Fuente: (Suarez J. , 1998). 3.1.2.1 Factores que afectan el comportamiento. Los procesos que ocurren en un talud son generalmente complejos y dependen de gran cantidad de factores, los cuales interactúan entre ellos para definir un comportamiento.

• La litología o formación geológica.

• La microestructura.

• La estructura geológica.

• La tectónica y la fracturación.

• La geomorfología.

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• El estado de meteorización.

• La pendiente y el relieve.

• El clima y la hidrología.

• La hidrogeología.

• La sismicidad

• La cobertura vegetal.

• El efecto antrópico.

• El factor tiempo. 3.1.2.2 Modelos conceptuales. Un modelo conceptual es una representación del comportamiento de la ladera o talud. El modelo puede incluir gráficas de planta y perfiles con sus respectivos textos o memorias descriptivas del efecto de todos y cada uno de los elementos fundamentales que afectan la estabilidad del talud específico, véase la tabla 1. 3.1.2.3 Condiciones, equilibrio, deterioro y factores detonantes en el talud. la ocurrencia de una falla obedece a un proceso, el cual comprende una gran cantidad de factores, en el espacio y en el tiempo. Todo talud tiene unas propiedades o características físicas como son el relieve, geología, propiedades mecánicas de los materiales y perfiles, condiciones ambientales, cobertura vegetal, etc. Estas condiciones determinan una susceptibilidad al deterioro, a la acción de los factores detonantes y al fallamiento. (Suarez J. , 1998). En un talud estable hay un equilibrio entre las fuerzas actuantes y las fuerzas resistentes, entre las cuales es determinante la fuerza de gravedad. Véase la figura 5, se muestran las masas que tratan de producir el movimiento y las masas que tratan de contrarrestarla. Si se colocan cargas adicionales en la parte superior del talud o se remueven en el pie, se puede producir la inestabilidad de éste. Igualmente, la inestabilidad puede ocurrir por el aumento de la pendiente del talud. El deterioro comprende la alteración física y química de los materiales y su subsecuente desprendimiento o remoción. Esto incluye la alteración mineral, los efectos de relajación y la abrasión. Los efectos del deterioro pueden ser lentos o rápidos y se acumulan hasta producir la falla en forma progresiva. Véase la figura 6. Cuando se corta un talud, para la construcción de una vía o de una obra de infraestructura, ocurre una relajación de los esfuerzos de confinamiento y una exposición al medio ambiente, cambiándose la posición de equilibrio por una de deterioro acelerado. La iniciación y propagación de fracturas es de significancia particular en la destrucción de la superficie que puede conducir a caídos de roca o colapso del talud. (Suarez J. , 1998).

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Tabla 1. Elementos fundamentales para tener en cuenta en la elaboración de modelos conceptuales de deslizamientos.

Fuente: (Suarez J. , 1998).

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Figura 5. Equilibrio o desequilibrio de fuerzas en un talud.

Fuente: (Suarez J. , 1998). Figura 6. Efecto de deterioro.

Fuente: (Suarez J. , 1998). El resultado del deterioro es una disminución en la resistencia al cortante del material, falla progresiva por expansión o fisuración, deformación al cortante, inclinación, desmoronamiento, etc. Igualmente se puede producir descomposición por desecación, reducción de la cohesión, lavado y remoción de los cementantes, disolución, erosión interna o sifonamiento. (Suarez J. , 1998).

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En el fenómeno de detonación o activación de un deslizamiento, actúa una serie compleja de procesos, los cuales, ocasionalmente, se traslapan con los factores de deterioro. Los deslizamientos pueden activarse en forma instantánea o en forma progresiva. El resultado generalmente es un aumento en los esfuerzos de cortante. Estos esfuerzos aumentan a lo largo de la superficie de falla hasta que ocurre el movimiento. Los elementos externos más comunes que pueden generar la activación de un deslizamiento son los siguientes:

• Corte del soporte en el pie del talud por acción de la erosión o de actividades humanas, como la construcción de carreteras.

• Lluvias intensas o prolongadas y/o fluctuaciones fuertes del nivel de aguas subterráneas.

• Sismos o vibraciones fuertes.

• Colocación de cargas sobre el talud.

• Combinación de algunos de los elementos anteriores. (Suarez J. , 1998). 3.1.2.4 Efecto del agua. La relación del efecto del agua sobre la presencia de deslizamientos ha sido estudiada por una gran cantidad de investigadores. Existen evidencias muy claras de la relación directa entre las lluvias y la ocurrencia de deslizamientos de tierra. Adicional a las infiltraciones de agua lluvia pueden existir otras fuentes de agua como son los cuerpos de agua (canales, cañadas o lagunas) arriba del talud, en los cuales puede ocurrir infiltración localizada. Los cambios en el sistema hidrológico del talud pueden afectar el comportamiento de este. Si el régimen de agua del suelo es alterado drásticamente por irrigación, remoción de la vegetación o inundación parcial, se puede producir la inestabilidad de los taludes. (Richards, 1985). Entre los factores que afectan el comportamiento de los taludes (relacionados con la presencia del agua) se encuentran los siguientes:

• Lubricación.

• Ablandamiento.

• Presiones de poros.

• Tensiones capilares.

• Subpresiones.

• Fatiga por fluctuaciones del nivel freático.

• Lavado de cementantes.

• Aumento de densidad.

• Fuerzas hidráulicas internas.

• Colapso.

• Grietas por desecación. (Suarez, Efecto del agua, 1998)

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3.1.3 Análisis de estabilidad. La modelación matemática de los taludes es parte de la práctica de la ingeniería geotécnica, con el objeto de analizar las condiciones de estabilidad de los taludes naturales y la seguridad y funcionalidad del diseño en los taludes artificiales. Véase la figura 7. (Suarez J. , 1998). Figura 7. Ejemplo de un análisis de estabilidad de taludes.

Fuente: (U.S.Corps of engineers, 2003). 3.1.3.1 Herramientas disponibles. Para el análisis de estabilidad de taludes se dispone de varias herramientas tales como:

• Tablas o ábacos. se han elaborado tablas y ábacos para calcular en forma rápida y sencilla, los factores de seguridad para una variedad de condiciones.

• Análisis gráficos. históricamente, se han utilizado procedimientos gráficos o de polígonos de fuerzas para calcular las condiciones de estabilidad de los taludes. Estos sistemas gráficos son poco usados actualmente.

• Cálculos manuales. La mayoría de métodos de análisis se desarrollaron para cálculos matemáticos manuales o con calculadora, de acuerdo con fórmulas simplificadas.

• Hojas de cálculo. algunos autores han desarrollado hojas de cálculo, las cuales pueden utilizarse para el análisis de taludes sencillos o con bajo nivel de complejidad.

• Uso de “Software”. la técnica de análisis que se escoja depende de las características de los sitios y del modo potencial de falla; dando especial consideración a las fortalezas, las debilidades y las limitaciones de cada

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metodología de análisis. Hasta el año 1975, la mayoría de los análisis de estabilidad se realizaban en forma gráfica o utilizando calculadoras manuales. (Suarez J. , 1998). 3.1.3.2 Metodologías para el análisis de la estabilidad. Dentro de las metodologías disponibles, se encuentran los métodos de límite de equilibrio, los métodos numéricos y los métodos dinámicos para el análisis de caídos de roca y flujos, entre otros. Véanse la tabla 2 y la figura 8. Tabla 2. Metodologías utilizadas en la modelación de taludes.

Fuente: (Suarez J. , 1998).

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Figura 8. Métodos de análisis de estabilidad de taludes.

Fuente: (Suarez J. , 1998). 4.2. MARCO GEOGRÁFICO Y GEOLÓGICO La geología de este proyecto se adjuntó con respecto al geo portal del atlas geológico de Colombia de 2015, localizando en la unidad crono - estratigráfica con el símbolo J-Pi, con descripción a granodioritas que varían de sienogranito a tonalitas y de cuarzo monzodioritas, de edad jurásico con unidades integradas en el batolito de Ibagué. (Servicio Geológico Colombiano, 2015). De acuerdo con el plan de ordenamiento territorial (POT) de la ciudad de Ibagué, en el documento de sistema estructurante vial, se muestra la vía que conduce a la zona de estudio, como se evidencia en la figura 9.

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Figura 9. Sistema estructurante vial de Ibagué.

Fuente: (Secretaria Administrativa, 2015).

4.3. MARCO NORMATIVO Este proyecto se manejó bajo las especificaciones y normas del INVIAS.

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5. METODOLOGÍA Este proyecto se planificó por una búsqueda de la ubicación de un talud, siendo en el K2+000 de la vía Ibagué – San Bernardo, procediendo a la realización de un levantamiento de la topografía de la superficie del talud junto a un reconocimiento manual y visual del suelo para luego ser recolectado y transportado al laboratorio de geotecnia de la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Ibagué – Espinal. Simultáneamente se realizó la búsqueda de literatura, en la cual se obtuvieron referencias para sustentar los comportamientos obtenidos en los ensayos de caracterización. De estos resultados hacen los respectivos análisis y así se obtienen las conclusiones. Véase la figura 10. Figura 10. Metodología de trabajo del proyecto.

Fuente: (Lucidchart, s.f.).

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6. RESULTADOS

6.1 ENSAYOS DE LABORATORIO

6.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de muestras de suelo, roca y mezclas de suelo – agregado. INV E – 122. Se lleva una muestra del material húmedo a un horno a 110 ±5° C (230 ±9° F) y se seca hasta alcanzar una masa constante. Se considera que la masa perdida a causa del secado es agua y que la masa remanente corresponde a la muestra seca. El contenido de agua se calcula relacionando la masa de agua en la muestra húmeda con la masa de la muestra seca. (Invías, 2013). Véase figura 11. Figura 11. Muestra ensayo de humedad.

Fuente: los autores.

6.1.2. Determinación de tamaños de las partículas de los suelos. INV E – 123. Esta norma se refiere a la determinación cuantitativa de los tamaños de las partículas de un suelo. (Invías, 2013). Véase figura 12.

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Figura 12. Ensayo de granulometría.

Fuente: los autores.

6.1.3. Determinación del límite liquido de los suelos. INV E – 125. Se procesa la muestra de suelo para remover cualquier porción retenida en el tamiz de 425 µm (No. 40). El límite líquido se determina mediante tanteos, en los cuales una porción de la muestra se esparce sobre una cazuela de bronce que se divide en dos partes con un ranurador, permitiendo que esas dos partes fluyan como resultado de los golpes recibidos por la caída repetida de la cazuela sobre una base normalizada. (Invías, 2013). Véase figura 13. Figura 13. Ensayo de límite líquido.

Fuente: los autores.

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6.1.4. Límite plástico e índice de plasticidad de los suelos. INV E – 126. El límite plástico se determina presionando de manera repetida una pequeña porción de suelo húmedo, de manera de formar rollos de 3.2 mm (1/8”) de diámetro, hasta que su contenido de agua se reduce a un punto en el cual produce al agrietamiento y/o desmoronamiento de los rollos. El límite plástico es la humedad más baja con la cual se puede formar rollos de suelo de este diámetro, sin que ellos se agrieten o desmoronen. (Invías, 2013). Véase figura 14. Figura 14. Ensayo de límite plástico.

Fuente: los autores. 6.1.5. Determinación de la gravedad específica de las partículas sólidas de los suelos y de llenante mineral, empleando un picnómetro con agua. INV E – 128. La gravedad específica de los sólidos de un suelo que pasen el tamiz de 4.75 mm (No. 4), se usa en casi toda ecuación que exprese relaciones de fase de aire, agua y sólidos en un volumen dado de material. (Invías, 2013). Véase figura 15.

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Figura 15. Ensayo de gravedad específica.

Fuente: los autores. 6.1.6. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. En estas pruebas de laboratorio, se toma una muestra de suelo, se confina lateralmente y se carga en dirección axial con incrementos de esfuerzo total. Cada incremento de carga se mantiene constante hasta cuando el exceso de presión de poros se haya disipado. Esta situación se identifica por medio de la interpretación del comportamiento tiempo – deformación bajo esfuerzo total constante y se basa en la premisa de que el suelo está 100% saturado. Durante el ensayo de mide el cambio de altura de la muestra y de determina la relación este el esfuerzo axial efectivo y la relación de vacíos o la deformación unitaria. (Invías, 2013). Véase figura 16. Figura 16. Muestra ensayo de consolidación.

Fuente: los autores.

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6.1.7. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). INV E – 154. Este ensayo consiste en colocar el espécimen del ensayo en un dispositivo de corte directo, aplicar luego un esfuerzo normal determinado, humedecer y/o drenar el espécimen de ensayo, consolidar el espécimen bajo el esfuerzo normal, desbloquear las mitades (marcos) de la caja de corte que contiene la muestra, y desplazar horizontalmente una mitad respecto de la otra a una velocidad constante de deformación, mientras se mide la fuerza de corte y los desplazamientos normales y horizontales. (Invías, 2013). Véase figura 17. Figura 17. Muestras ensayo de corte directo.

Fuente: los autores. 6.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. Se realizó un levantamiento topográfico planimétrico con el fin de conocer la superficie con una georreferenciación, véanse las tablas 3, 4 y 5. En la figura 17 de evidencia la superficie de estudio a partir de las curvas de nivel.

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Tabla 3. Cartera del levantamiento topográfico, 1-3.

Fuente: los autores

Proyecto:

PUNTO C.NORTE C.ESTE COTA OBSERVACIONES

1 986919,490 884866,250 982,270 D2

2 986919,500 884866,230 982,270 VIA

3 986845,430 884888,530 974,960 VIA

4 986842,370 884893,610 975,110 VIA

5 986855,420 884891,320 975,920 VIA

6 986854,770 884897,110 976,280 VIA

7 986860,610 884892,300 976,420 VIA

8 986854,560 884897,570 976,170 AND

9 986876,080 884892,090 977,790 VIA

10 986875,590 884898,240 978,050 VIA

11 986884,900 884889,960 978,660 VIA

12 986875,970 884898,880 977,910 AND

13 986893,460 884885,750 979,560 VIA

14 986888,290 884895,280 979,190 VIA

15 986902,240 884879,200 980,520 VIA

16 986889,120 884897,170 979,220 AND

17 986895,160 884894,310 979,720 AND

18 986896,210 884892,630 979,810 AND

19 986902,350 884879,240 980,550 VIA

20 986900,740 884888,770 980,170 VIA

21 986903,310 884888,090 980,370 AND

22 986905,040 884888,000 980,470 AND

23 986908,660 884884,630 980,770 AND

24 986909,300 884881,460 980,790 AND

25 986907,620 884872,970 981,190 VIA

26 986909,700 884879,950 981,030 VIA

27 986913,530 884863,240 982,220 VIA

28 986917,010 884868,720 981,970 VIA

29 986917,540 884856,380 982,890 VIA

30 986922,760 884858,650 982,820 VIA

31 986922,840 884848,450 983,570 VIA

32 986928,290 884851,370 983,460 VIA

33 986930,850 884842,030 984,230 VIA

34 986925,500 884843,060 986,120 TN

Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando

LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

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40

Tabla 4. Cartera del levantamiento topográfico, 2-3.

Fuente: los autores

Proyecto:

PUNTO C.NORTE C.ESTE COTA OBSERVACIONES

35 986905,210 884855,590 992,750 TN

36 986903,100 884856,770 993,940 TN

37 986904,670 884847,530 996,450 TN

38 986900,070 884855,800 995,980 TN

39 986901,130 884847,300 998,250 TN

40 986894,620 884858,350 994,190 TN

41 986899,040 884852,580 998,020 TN

42 986887,690 884867,810 995,200 TN

43 986892,900 884853,340 999,020 TN

44 986883,800 884869,350 994,670 TN

45 986886,080 884858,300 998,890 TN

46 986878,990 884873,450 992,750 TN

47 986881,440 884861,370 997,660 TN

48 986874,690 884872,850 992,140 TN

49 986878,420 884863,820 996,360 TN

50 986870,900 884874,960 990,350 TN

51 986874,120 884879,260 989,160 TN

52 986892,110 884874,080 990,810 TN

53 986877,320 884882,650 987,560 TN

54 986889,380 884875,680 989,910 TN

55 986876,380 884884,790 986,380 TN

56 986891,940 884878,470 987,580 TN

57 986876,090 884885,370 985,280 TN

58 986886,450 884878,640 988,610 TN

59 986883,280 884877,680 989,930 TN

60 986878,860 884883,240 986,950 TN

61 986883,220 884877,700 989,910 TN

62 986881,760 884881,740 987,620 TN

63 986880,160 884877,720 990,170 TN

64 986873,320 884880,380 988,590 TN

65 986882,770 884872,410 993,100 TN

66 986871,400 884875,770 990,150 TN

67 986885,040 884868,260 995,240 TN

68 986870,290 884874,820 990,420 TN

CONTINUACIÓN LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando

Page 41: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

41

Tabla 5. Cartera del levantamiento topográfico, 3-3.

Fuente: los autores

Proyecto:

PUNTO C.NORTE C.ESTE COTA OBSERVACIONES

69 986880,130 884868,010 995,160 TN

70 986869,710 884876,490 989,400 TN

71 986868,630 884880,680 987,900 TN

72 986896,440 884861,580 991,920 TN

73 986898,890 884861,600 990,990 TN

74 986873,860 884882,720 987,680 TN

75 986905,020 884861,520 989,480 TN

76 986884,430 884880,080 988,180 TN

77 986898,640 884866,870 988,910 TN

78 986898,770 884870,250 987,850 TN

79 986891,030 884877,340 988,400 TN

80 986895,870 884870,840 989,880 TN

81 986893,720 884872,790 991,890 TN

82 986888,510 884870,480 993,600 TN

83 986905,740 884860,340 989,910 TN

84 986895,290 884861,550 992,510 TN

85 986926,360 884844,940 983,830 VIA

86 986916,840 884856,830 982,800 CAJA

87 986916,590 884856,690 982,650 CAJA

88 986915,620 884858,680 982,640 CAJA

89 986915,380 884858,470 983,060 TN

90 986916,620 884870,850 981,650 AND

91 986905,180 884872,030 982,170 TN

92 986912,030 884877,820 981,060 AND

93 986897,430 884881,040 980,610 TN

94 986893,350 884882,800 980,770 TN

95 986910,000 884880,750 981,000 AND

96 986894,620 884880,640 982,250 TN

97 986911,110 884886,500 980,980 CONS

98 986908,900 884890,350 980,710 CONS

99 986887,910 884886,420 979,900 TN

100 986905,530 884892,220 980,390 CONS

101 986880,580 884888,480 980,030 TN

102 986897,040 884898,920 979,710 CONS

103 986892,510 884901,290 979,630 PTE

CONTINUACIÓN LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO

Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando

Page 42: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

42

Figura 18. Superficie a partir de las curvas de nivel del talud.

Fuente: los autores

Page 43: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

43

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 7.1 ENSAYOS DE LABORATORIO

7.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de muestras de suelo, roca y mezclas de suelo – agregado. INV E – 122. Según estos cálculos se evidencia que en la medida que se desciende por la pendiente del talud, desde la corona hasta la pata del talud, hay una pérdida de humedad. (Invías, 2013). Véase tabla 6. Tabla 6. Resultados de la humedad natural.

Fuente: los autores.

7.1.2. Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos. INV E – 123. Se realizaron tres ensayos de granulometría por tamizado a lo largo de la pendiente del talud, (Invías, 2013) permitiendo estructurar la matriz geología, textura del subsuelo, en la parte superior del talud, la corona mostró una distribución de las partículas en porcentaje en grava de 0.20, arena de 41.96 y finos de 57.84, clasificando este material según la norma INV-E- 180 (Invías, 2013) e INV-E-181 (Invías, 2013), como una arena arcillosa de alta compresibilidad, SC. En la tabla 7, del análisis descrito. Además, en la gráfica 1 se evidencia la curva granulométrica. En el cuerpo mostró una distribución de las partículas en porcentaje en grava de 4.16, arena de 75.97 y finos de 19.87, clasificando este material según la norma INV-E-180 (Invías, 2013) e INV-E-181 (Invías, 2013), como una arena arcillosa de alta compresibilidad, SC. En la tabla 8, del análisis descrito. Igualmente, en la gráfica 2 se evidencia la curva granulométrica.

Muestra: Corona Muestra: Cuerpo Muestra: Pata

50,00 m 50,00 cm 50,00 m

73,04 g 98,50 g 73,20 g

500,00 g 500,00 g 500,00 g

573,04 g 598,50 g 573,20 g

417,96 g 478,70 g 462,50 g

44,96 % 31,51 % 28,44 %Humedad natural Humedad natural

Peso húmedo Peso húmedo

Peso seco Peso seco Peso seco

Peso tara Peso tara Peso tara

Peso suelo Peso suelo Peso suelo

DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE AGUA (HUMEDAD) DE MUESTRAS DE SUELO,

ROCA Y MEZCLAS DE SUELO - AGREGADONORMA: INVIAS 122 - 13

DATOS Y CÁLCULOS

Profundidad Profundidad Profundidad

Humedad natural

Peso húmedo

Page 44: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

44

Y finalmente el material de la pata del talud mostró una distribución de las partículas en porcentaje en grava de 1.57, arena de 80.23 y finos de 18.20, clasificando este material según la norma INV-E-180 (Invías, 2013) e INV-E-181 (Invías, 2013), como una arena arcillosa de alta compresibilidad, SC. En la tabla 9, del análisis descripto. Además, en la gráfica 3 se evidencia la curva granulométrica. Tabla 7. Granulometría de la corona del talud.

Fuente: los autores.

Muestra: Corona

50,00 436,0073,10 509,10

1000,00 80,251073,10

3/4 19 0 0,00 0 100,00 1/2 12,5 0 0,00 0,00 100,00 3/8 9,5 0 0,00 0,00 100,00

4 4,75 2,03 0,20 0,20 99,808 2,36 8,92 0,88 1,08 98,9216 1,18 27,9 2,74 3,82 96,1830 0,60 95,4 9,38 13,20 86,8050 0,30 123,7 12,16 25,36 74,64

100 0,15 119,9 11,79 37,15 62,85200 0,075 51 5,01 42,16 57,84

Fondo 0 2509,10

D10 91,99 D30 99,85 D60 100Cu 1,09 Cc 1,08

Peso tara (g) Peso muestra seca (g)Peso suelo (g) Perdida (g)

Peso total (g)

ANÁLISIS POR TAMIZADONúmero

tamiz

Diámetro

(mm)

Peso

retenido (g)% Ret parcial

% Ret

acumulado% Que pasa

DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LOS SUELOS

NORMA: INVIAS 123 - 13

Profundidad (cm) Peso muestra lavada

Arena arcillosa de alta

compresibilidadSCClasificación SUCS

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA

Peso total

% Grava % Arena % Finos0,20 41,96 57,84

Page 45: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

45

Gráfica 1. Curva granulométrica de la corona del talud.

Fuente: los autores. Gráfica 2. Curva granulométrica del cuerpo del talud.

Fuente: los autores.

CURVA GRANULOMÉTRICA

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,010,1110100

% M

ater

ial q

ue p

asa

Tamaño del tamiz (mm)

CURVA GRANULOMÉTRICA

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,010,1110100

% M

ater

ial q

ue pa

sa

Tamaño del tamiz (mm)

Page 46: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

46

Tabla 8. Granulometría del cuerpo del talud.

Fuente: los autores.

Muestra: Cuerpo

50,00 1111,4073,70 1017,20

1000,00 202,091073,70

3/4 19 0 0,00 0 100,00 1/2 12,5 0 0,00 0,00 100,00 3/8 9,5 0 0,00 0,00 100,00

4 4,75 42,3 4,16 4,16 95,848 2,36 170,5 16,76 20,92 79,0816 1,18 199,17 19,58 40,50 59,5030 0,60 139,22 13,69 54,19 45,8150 0,30 104,58 10,28 64,47 35,53

100 0,15 116,86 11,49 75,96 24,04200 0,075 42,48 4,18 80,13 19,87

Fondo 0 7,611017,20

D10 50,46 D30 96,38 D60 100Cu 1,98 Cc 1,84

DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LOS SUELOS

ANÁLISIS POR TAMIZADO

75,97 19,87

Peso total

Perdida (g)

Número

tamiz

Peso

retenido (g)% Ret parcial

% Ret

acumulado% Que pasa

Diámetro

(mm)

Peso muestra seca (g)

% Arena % Finos4,16

% Grava

Arena arcillosa de alta

compresibilidadSCClasificación AASHTO

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA

NORMA: INVIAS 123 - 13

Peso total (g)

Peso muestra lavada Peso tara (g)

Peso suelo (g)

Profundidad (cm)

Page 47: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

47

Tabla 9. Granulometría de la pata del talud.

Fuente: los autores.

Muestra: Pata

100,00 1032,10188,30 1028,20

1000,00 196,101188,30

3/4 19 0 0,00 0 100,00 1/2 12,5 0 0,00 0,00 100,00 3/8 9,5 0 0,00 0,00 100,00

4 4,75 16 1,57 1,57 98,438 2,36 193,9 19,06 20,64 79,3616 1,18 255,5 25,12 45,75 54,2530 0,60 174,4 17,15 62,90 37,1050 0,30 103,5 10,17 73,07 26,93

100 0,15 67,8 6,67 79,74 20,26200 0,075 21 2,06 81,80 18,20

Fondo 0 3,641028,20

D10 40,49 D30 99,08 D60 100Cu 2,47 Cc 2,42

Peso total

% Grava % Arena % Finos

DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LOS SUELOS

NORMA: INVIAS 123 - 13

Profundidad (cm)Peso tara (g)

Peso suelo (g) Perdida (g)Peso muestra seca (g)Peso muestra lavada

1,57 80,23 18,20

Arena arcillo - limosa de

alta compresibilidadSC -SMClasificación AASHTO

COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA

ANÁLISIS POR TAMIZADO% Ret

acumulado

Peso total (g)

Número

tamiz

Diámetro

(mm)

Peso

retenido (g)% Ret parcial % Que pasa

Page 48: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

48

Gráfica 3. Curva granulométrica de la pata del talud.

Fuente: los autores.

7.1.3. Determinación del límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de los suelos. INV E – 125-126. El material presente en la corona del talud tiene un porcentaje de límite líquido de 29.85 según INV-E-125 (Invías, 2013). Límite plástico de 20.32 e índice de plasticidad de 9.54, clasificándose como un suelo A – 2, un suelo regular a malo, véase la tabla 10 con los resultados de los cálculos, así mismo la gráfica 4 con la curva de fluidez, según INV-E-126 (Invías, 2013). El material presente en el cuerpo del talud tiene un porcentaje de limite liquido de 32.1, limite plástico de 17.32 e índice de plasticidad de 14.86, clasificándose como un suelo A – 2 - 6, un suelo excelente a bueno, véase la tabla 11 con los resultados de los cálculos, así mismo la gráfica 5 con la curva de fluidez. El material presente en la pata del talud tiene un porcentaje de limite liquido de 19.01, limite plástico de 13.68 e índice de plasticidad de 5.33, clasificándose como un suelo A – 2 - 4, un suelo excelente a bueno, véase la tabla 12 con los resultados de los cálculos, así mismo la gráfica 6 con la curva de fluidez.

CURVA GRANULOMÉTRICA

0,0

10,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

90,0

100,0

0,010,1110100

% M

ater

ial q

ue p

asa

Tamaño del tamiz (mm)

Page 49: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

49

Tabla 10. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de la corona del talud.

Fuente: los autores.

Muestra: Corona

1D 14 6

14,00 15,20 11,50

21,40 23,90 21,40

19,6 21,91 19,26

13 25 38

1,8 2,0 2,1

5,60 6,71 7,76

32 30 28

29 45 2

9,8 10,2 9,53

11,6 11,99 11,33

11,3 11,7 11,01

0,3 0,3 0,3

1,50 1,50 1,48

20 19 22

CÁLCULOS

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE

PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOSNORMA: INVIAS 125 - 126 - 13

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

DETERMINACIÓN LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE

PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

CÁLCULOS

Peso del agua

Peso suelo seco

Cápsula

Cápsula

Porcentaje de humedad (%)

Peso recipiente + material (g)

Peso del agua

N° golpes

Peso recipiente + material seco

Peso recipiente (g)

Peso suelo seco

Peso recipiente + material (g)

Peso recipiente + material seco

Peso recipiente (g)

Porcentaje de humedad (%)

Page 50: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

50

Gráfica 4. Curva de fluidez de la corona del talud.

Fuente: los autores. Gráfica 5. Curva de fluidez del cuerpo del talud.

Fuente: los autores.

29,85

20,32

9,54A - 4

LÍMITE LÍQUIDO (%)

ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)

LÍMITE PLÁSTICO (%)

CLASIFICACIÓN

CURVA DE FLUIDEZ

y = -0,1823x + 34,411R² = 0,9945

27

28

29

30

31

32

33

0 10 20 30 40

32,18

17,32

14,86ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)A - 2 - 6

LÍMITE LÍQUIDO (%)

LÍMITE PLÁSTICO (%)

CLASIFICACIÓN

CURVA DE FLUIDEZ

y = -0,4408x + 43,201R² = 0,9999

25

27

29

31

33

35

37

39

0 10 20 30 40

Page 51: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

51

Tabla 11. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad del cuerpo del talud.

Fuente: los autores.

Muestra: Cuerpo

1D 14 6

19,19 15,19 15,19

28,90 20,36 26,56

26,3 19,10 24,09

15 25 35

2,6 1,3 2,5

7,11 3,91 8,90

37 32 28

2D 38 35C

8,47 8,6 9,11

9,68 10,7 11

9,49 10,4 10,73

0,2 0,3 0,3

1,02 1,80 1,62

19 17 17

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE

PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOSNORMA: INVIAS 125 - 126 - 13

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

CÁLCULOS

DETERMINACIÓN LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE

PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

CÁLCULOS

Peso recipiente (g)

Peso recipiente + material (g)

Peso recipiente + material seco

Porcentaje de humedad (%)

Peso del agua

Peso suelo seco

Cápsula

Peso recipiente (g)

Peso recipiente + material (g)

Peso recipiente + material seco

N° golpes

Cápsula

Peso del agua

Peso suelo seco

Porcentaje de humedad (%)

Page 52: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

52

Gráfica 6. Curva de fluidez de la pata del talud.

Fuente: los autores. Tabla 12. Resultado de limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad de la pata del talud.

Fuente: los autores.

19,01

13,68

5,33

LÍMITE LÍQUIDO (%)

LÍMITE PLÁSTICO (%)

ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)A - 2 - 4

CURVA DE FLUIDEZ

CLASIFICACIÓN

y = -0,4804x + 31,024R² = 0,9925

12

14

16

18

20

22

24

26

28

0 10 20 30 40

Muestra: Pata

1D 14 6

14,00 19,90 15,20

21,70 25,36 22,92

20,1 24,51 21,91

10 25 34

1,6 0,8 1,0

6,09 4,61 6,71

26 18 15

18 12A 3B

5,78 8,14 8,78

7,04 9,56 10,56

6,89 9,4 10,33

0,2 0,2 0,2

1,11 1,26 1,55

14 13 15

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE

PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOSNORMA: INVIAS 125 - 126 - 13

DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS

CÁLCULOS

DETERMINACIÓN LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE

PLASTICIDAD DE LOS SUELOS

Porcentaje de humedad (%)

CÁLCULOS

Peso recipiente + material seco

N° golpes

Porcentaje de humedad (%)

Cápsula

Peso del agua

Peso suelo seco

Peso recipiente + material (g)

Cápsula

Peso recipiente (g)

Peso del agua

Peso suelo seco

Peso recipiente + material (g)

Peso recipiente + material seco

Peso recipiente (g)

Page 53: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

53

7.1.4. Determinación de la gravedad específica de las partículas sólidas de los suelos y del llenante mineral, empleando un picnómetro con agua. INV E – 128. Las relaciones de aire, agua y sólidos de la corona del talud por medio de un promedio, arrojó un valor de 2.71, véase la tabla 13. El cuerpo del talud por medio de un promedio arrojó un valor de 2.69, véase la tabla 14. La pata del talud por medio de un promedio arrojó un valor de 2.72, véase la tabla 15. Tabla 13. Resultado de la gravedad específica de la corona del talud.

Fuente: los autores.

°C25Temperatura

g772,5Peso picnómetro + agua+

suelo

g681,3Peso picnómetro + agua

Peso tara + suelo + agua g642,1

g123,4Peso tara + suelo seco

g71,1Peso tara

g145,3Peso suelo seco

Densidad del agua a 20°C g/cm30,997

cm3518,7Volumen del picnómetro

°C25

g770,9

g650,6

g151,2

Volumen del picnómetro cm3500,9

g/cm30,997

g190,4

g198,9

g696,4

g75,9

cm3532,7Volumen del picnómetro

Peso tara

Temperatura

Peso picnómetro + agua+

suelo

Peso picnómetro + agua

Peso picnómetro

Densidad del agua a 20°C

Peso suelo seco

Peso tara + suelo seco

Peso tara + suelo + aguaPeso tara + suelo + agua

g202Peso tara + suelo seco

g136,6Peso suelo seco

g/cm30,997Densidad del agua a 20°C

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL,

EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA

Gravedad especifica corona del talud

Peso picnómetro g153

g684,1Peso picnómetro + agua

g771,1Peso picnómetro + agua+

suelo

g164,1Peso picnómetro

2,68

MUESTRA: CORONA DEL TALUD

PICNÓMETRO 1 PICNÓMETRO 2 PICNÓMETRO 3

NORMA: INVIAS 128 - 13

Gravedad específica a 20°C 2,75 Gravedad específica a 20°C 2,71 Gravedad específica a

2,71

°C25Temperatura

g65,4Peso tara

g627,5

Page 54: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

54

160,2 g 151,5 g 153,9 g

657,6 g 648,9 g 650,7 g

782,2 g 774,4 g 775,8 g

26,5 °C 26,5 °C 26,5 °C

80,7 g 75,6 g 71,1 g

693,8 g 697,5 g 692 g

277,1 g 274,5 g 268,7 g

196,4 g 198,9 g 197,6 g

0,998 g/cm3 0,998 g/cm3 0,998 g/cm3

498,3 cm3 498,3 cm3 497,7 cm3

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL,

EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA

Gravedad especifica pata del talud 2,72

MUESTRA: PATA DEL TALUD

2,72

Peso picnómetro + agua+

suelo

Peso picnómetro + agua+

suelo

Peso picnómetro + agua+

suelo

Temperatura Temperatura Temperatura

Peso tara Peso tara Peso tara

Gravedad específica a 20°C 2,73 Gravedad específica a 2,70 Gravedad específica a

Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua

Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco

Peso suelo seco Peso suelo seco Peso suelo seco

Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C

Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro

Peso picnómetro Peso picnómetro Peso picnómetro

Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua

NORMA: INVIAS 128 - 13

PICNÓMETRO 1 PICNÓMETRO 2 PICNÓMETRO 3

Tabla 14. Resultado de la gravedad específica del cuerpo del talud.

Fuente: los autores. Tabla 15. Resultado de la gravedad específica de la pata del talud. Fuente: los autores.

160,7 g 154,1 g 151,2 g

657,1 g 651 g 648,5 g

732,2 g 726,1 g 723,7 g

26,5 °C 26,5 °C 26,5 °C

93,1 g 74,8 g 70,3 g

663,2 g 645,8 g 660,8 g

213,4 g 194,1 g 189,1 g

120,3 g 119,3 g 118,8 g

0,998 g/cm3 0,998 g/cm3 0,998 g/cm3

497,3 cm3 497,8 cm3 498,2 cm3

DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL,

EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA

Gravedad especifica cuerpo del talud 2,69

MUESTRA: CUERPO DEL TALUD

Gravedad específica a 20°C 2,66 Gravedad específica a 2,69 Gravedad específica a

Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco

Peso suelo seco Peso suelo seco Peso suelo seco

2,72

Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C

Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro

Temperatura Temperatura Temperatura

Peso tara Peso tara Peso tara

Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua

Peso picnómetro Peso picnómetro Peso picnómetro

Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua

Peso picnómetro + agua+

suelo

Peso picnómetro + agua+

suelo

Peso picnómetro + agua+

suelo

PICNÓMETRO 1 PICNÓMETRO 2 PICNÓMETRO 3

NORMA: INVIAS 128 - 13

Page 55: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

55

7.1.5. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. Se realizó este ensayo en la parte de la pata del talud, para determinar la magnitud y velocidad de la consolidación junto al flujo de agua o erosión interna y así reducir el peligro de fallas en la vía, los resultados se pueden evidenciar en la tabla 16, en las gráficas 7, 8, 9, 10, 11 y 12 se encuentran las curvas de tiempo-deformación de cada incremento de cargas, en donde se evaluó la deformación al 100% por medio del método de la raíz cuadrada del tiempo. Posteriormente se evidencian en la tabla 17 los cálculos de la relación de vacíos de cada incremento de carga, coeficientes de compresibilidad volumétrica, compresibilidad, permeabilidad y de consolidación con valores de Cc a 0.0674 y Cr a 0.1605, en la gráfica 13 se muestra la evaluación del esfuerzo de pre- consolidación por medio de líneas rectas tangentes a la curva obtenida del tiempo-deformación de las cargas, siendo 2.1 logaritmo, es decir, 125.893 kPa. Finalmente se evidencian los cálculos del módulo edométrico para predecir los asentamientos del estrato encontrado y ajustar un análisis para la estabilización, mejora y/o prevención del talud, dio un módulo edométrico de 7465.88 kPa, véase la tabla 18 y la gráfica 14. Tabla 16. Ensayo de consolidación.

Fuente: los autores.

71,72 g 61,58 g

4,94 cm 133,30 g

1,94 cm 2,71

19,17 cm2 0,517

37,18 cm3 0,34

1,93 cm3 12,67 cm3

24,52 cm3

500 gr 1000 gr 2000 gr 4000 gr 8000 gr 16000 gr

26,38 KPa 51,49 KPa 101,70 KPa 202,12 KPa 402,95 KPa 804,63 KPa

5 2,2 0,029 0,243 0,614 1,050 1,540 2,130

15 3,9 0,033 0,262 0,632 1,075 1,584 2,162

30 5,5 0,036 0,272 0,643 1,090 1,599 2,180

60 7,7 0,04 0,287 0,658 1,108 1,610 2,198

120 11,0 0,044 0,296 0,665 1,123 1,620 2,213

240 15,5 0,047 0,305 0,670 1,134 1,631 2,231

480 21,9 0,051 0,316 0,683 1,144 1,639 2,245

900 30,0 0,054 0,32 0,690 1,155 1,649 2,259

1800 42,4 0,058 0,327 0,694 1,166 1,659 2,285

3600 60 0,062 0,334 0,701 1,17 1,661 2,289

19,40 mm 19,34 mm 19,00 mm 18,30 mm 17,13 mm 15,47 mm

NOTA: La carga que controlo el proceso de expansión fue de 250g por el brazo (10)

Peso suelo Peso anillo

CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS

NORMA: INVIAS 151 - 13

Volumen (V)

Diametro Interno Peso anillo + Peso suelo

Altura (H) Gs

eo

n

Segundos Raiz (t)

TIEMPO (s)

Peso Especifico

Area (a)

Vv

Vs

CARGAS-DEFORMACION

H inicial

Page 56: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

56

Gráfica 7. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 1.

Fuente: los autores Gráfica 8. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 2.

Fuente: los autores.

26,38 KPa

18,10

20,82

9,80

96,04

90,29

0,85

0,80

1,00

113,25

10,64

0,043

X

1,15X

CARGA 1:

Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo

Tv(0.9)

Raiz t90

t90(seg)

t100(seg)

Raiz t100

Cv(cm²/seg)

Tv(1)

(H/2)² (mm)

Deformación 100%

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045

0,050

0,055

0,060

0,065

0 10 20 30 40 50 60

DEF

OR

MA

CIÓ

N

RAIZ DE TIEMPO (t)

51,49 KPa

14,00

16,10

9,80

96,04

90,29

0,85

0,80

1,00

113,25

10,64

0,294

X

1,15X

CARGA 2:

Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo

(H/2)²

Tv(0.9)

Raiz t90

t90(seg)

Deformación 100%

t100(seg)

Raiz t100

Cv(cm²/seg)

Tv(1)

0,240

0,250

0,260

0,270

0,280

0,290

0,300

0,310

0,320

0,330

0,340

0 10 20 30 40 50 60

DEF

OR

MA

CIÓ

N

RAIZ DE TIEMPO (t)

Page 57: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

57

Gráfica 9. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 3.

Fuente: los autores. Gráfica 10. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 4.

Fuente: los autores.

101,70 KPa

14,00

16,10

9,20

84,64

90,29

0,85

0,90

1,00

99,81

9,99

0,660

CARGA 3:

Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo

X

(H/2)²

Tv(0.9)

Cv(cm²/seg)

1,15X

Raiz t90

t90(seg)

Tv(1)

t100(seg)

Raiz t100

Deformación 100%

0,600

0,620

0,640

0,660

0,680

0,700

0 10 20 30 40 50 60

DEF

OR

MA

CIÓ

N

RAIZ DE TIEMPO (t)

202,12 KPa

15,00

17,25

9,10

82,81

90,29

0,85

0,92

1,00

97,65

9,88

1,114

CARGA 4:

Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo

X

(H/2)²

Tv(0.9)

Cv(cm²/seg)

1,15X

Raiz t90

t90(seg)

Tv(1)

t100(seg)

Raiz t100

Deformación 100%

1,030

1,050

1,070

1,090

1,110

1,130

1,150

1,170

1,190

0 10 20 30 40 50 60

DEF

OR

MA

CIÓ

N

RAIZ DE TIEMPO (t)

Page 58: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

58

Gráfica 11. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 5.

Fuente: los autores. Gráfica 12. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 6.

Fuente: los autores.

402,95 KPa

8,00

9,20

5,00

25,00

90,29

0,85

3,06

1,00

29,48

5,43

1,592

Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo

Deformación 100%

Cv(cm²/seg)

Tv(1)

t100(seg)

Raiz t100

t90(seg)

(H/2)²

Tv(0.9)

X

1,15X

Raiz t90

CARGA 5:

1,520

1,540

1,560

1,580

1,600

1,620

1,640

1,660

1,680

0 10 20 30 40 50 60

DEF

OR

MA

CIÓ

N

RAIZ DE TIEMPO (t)

804,63 KPa

12,00

18,00

9,80

96,04

90,29

0,85

0,80

1,00

113,25

10,64

2,210

CARGA 6:

Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo

Deformación 100%

Cv(cm²/seg)

Tv(1)

t100(seg)

Raiz t100

t90(seg)

(H/2)²

Tv(0.9)

X

1,15X

Raiz t90

2,120

2,140

2,160

2,180

2,200

2,220

2,240

2,260

2,280

2,300

0 10 20 30 40 50 60 70

DEF

OR

MA

CIÓ

N

RAIZ DE TIEMPO (t)

Page 59: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

59

Tabla 17. Cálculos del ensayo de consolidación.

Fuente: los autores. Gráfica 13. Evaluación del esfuerzo de pre-consolidación.

Fuente: los autores.

Cc

1,421 0,043 0,513 Cr

1,712 0,294 0,494

2,007 0,660 0,465

2,306 1,114 0,429 mv1

2,605 1,592 0,392 mv2

2,906 2,210 0,344 mv3

2,605 2,27 0,339 mv4

2,306 2,123 0,351 mv5

2,007 2,101 0,352

av1 k1 2,1 125,893 KPa

av2 k2

av3 k3

av4 k4

av5 k5

CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS

NORMA: INVIAS 151 - 13

CÁLCULOS

Coeficiente de Compresibilidad

(cm2/g)Coeficiente de Permeabilidad (cm/seg) σ Pre-consolidacion

101,70 KPa

202,12 KPa

0,00051

Esfuerzo EfectivoLog Esf.

Efectivo

Deformación

(mm)

Relacion de

Vacios

Coeficiente de consolidacion

0,0674

26,38 KPa 0,1605

51,49 KPa

101,70 KPa

0,00078

0,000086

0,00079

0,00059

0,00042

402,95 KPa

0,00012

Coeficiente de compresibilidad

volumetrica (cm2/g)

0,000517

0,000382

0,000241

0,000130

202,12 KPa

0,00057

402,95 KPa

0,00035

804,63 KPa

0,00019 0,00023

Page 60: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

60

0,300

0,350

0,400

0,450

0,500

0,550

1 1,5 2 2,5 3

Rela

cion

de

Vaci

os

Log de Esfuerzo Efectivo

Curva edométrica o de compresibilidad

Tabla 18. Cálculo del módulo edométrico.

Fuente: los autores. Gráfica 14. Curva edométrica o de compresibilidad. Fuente: los autores

127,350 KPa

398,107 KPa

0,055

0,395

0,45

Relación de vacio Δe

Relación de vacios Inicial

Relación de vacios Final

Módulo

Edométrico

7465,88 KPa

7,47 MPa

7465876,12 Pa

761,30 Ton/m²

Deformación unitaria

vertical Ꜫ0,036265938

Incremento de la presión

efectiva270,76 KPa

Esfuerzo Inicial

Esfuerzo Final

MÓDULO EDOMETRICO

Page 61: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

61

7.1.5. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). INV E – 154. Se realizaron cortes directos en condición no consolidada, no drenada ya que el talud en estudio ya había presentado falla con presencia de un deslizamiento, por motivos prácticos fueron apiques de excavaciones superficiales a cielo abierto con muestras parcialmente inalteradas, en la corona, el cuerpo y en la pata. Se debe agregar que, al ser un talud con un deslizamiento, el material extraído del cuerpo fue para corroborar la litología del mismo, los resultados de los esfuerzos en la corona del talud se evidencian en la tabla 19, junto a la gráfica 15 del comportamiento del esfuerzo cortante versus el desplazamiento. En la figura 16, la resistencia al corte y la tabla 20 los parámetros de resistencia con una cohesión de 0,8261 kg/cm2 y un ángulo de resistencia interna de 30,85°, los resultados de los esfuerzos del cuerpo del talud se evidencian en la tabla 21, junto a la gráfica 17 del comportamiento del esfuerzo cortante versus el desplazamiento. En la figura 18, la resistencia al corte y la tabla 22 los parámetros de resistencia con una cohesión de 0,4304 kg/cm2 y un ángulo de resistencia interna de 26,58° y los resultados de los esfuerzos de la pata del talud se evidencian en la tabla 23, junto a las grafica 19 del comportamiento del esfuerzo cortante versus el desplazamiento. En la figura 20, la resistencia al corte y la tabla 24 los parámetros de resistencia con una cohesión de 0,2910 kg/cm2 y un ángulo de resistencia interna de 29,38°, el resumen de estos parámetros se encuentra en la tabla 25.

Page 62: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

62

Tabla 19. Ensayo de corte directo condición UU, Corona del talud.

Fuente: los autores

Apique: 1

Muestra: Corona

Altura 25,00 mm 44,96 % 2,71

Diámetro Velocidad 2,4mm/min 18,84 % 29,85 %

Radio Estructura Inalterada 89,33 gr 9,54 %

Volumen SC

1250 2500 5000

Deformación

HorizontalÁrea Carga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

NormalCarga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

NormalCarga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

Normal

(mm) (mm²) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2)

0,00 1963,495 0,000 0,000 0,064 0,000 0,000 0,127 0,000 0,000 0,255

0,20 1953,495 0,040 0,210 0,064 0,010 0,052 0,128 0,069 0,362 0,256

0,40 1943,496 0,056 0,295 0,064 0,027 0,144 0,129 0,089 0,467 0,257

0,60 1933,496 0,068 0,359 0,065 0,037 0,194 0,129 0,098 0,519 0,259

0,80 1923,497 0,081 0,428 0,065 0,047 0,247 0,130 0,105 0,558 0,260

1,00 1913,499 0,091 0,487 0,065 0,056 0,296 0,131 0,116 0,620 0,261

1,20 1903,501 0,101 0,540 0,066 0,066 0,356 0,131 0,127 0,683 0,263

1,40 1893,505 0,109 0,585 0,066 0,077 0,412 0,132 0,139 0,750 0,264

1,60 1883,509 0,109 0,590 0,066 0,086 0,463 0,133 0,149 0,806 0,265

1,80 1873,515 0,122 0,665 0,067 0,094 0,510 0,133 0,158 0,858 0,267

2,00 1863,522 0,129 0,708 0,067 0,101 0,553 0,134 0,165 0,904 0,268

2,20 1853,531 0,136 0,747 0,067 0,106 0,585 0,135 0,174 0,955 0,270

2,40 1843,542 0,142 0,788 0,068 0,112 0,619 0,136 0,179 0,991 0,271

2,60 1833,554 0,149 0,827 0,068 0,118 0,655 0,136 0,190 1,055 0,273

2,80 1823,569 0,155 0,864 0,069 0,124 0,695 0,137 0,198 1,110 0,274

3,00 1813,585 0,158 0,888 0,069 0,130 0,732 0,138 0,208 1,168 0,276

3,20 1803,605 0,158 0,896 0,069 0,136 0,771 0,139 0,214 1,209 0,277

3,40 1793,627 0,157 0,894 0,070 0,143 0,812 0,139 0,216 1,228 0,279

3,60 1783,651 0,156 0,894 0,070 0,148 0,845 0,140 0,217 1,239 0,280

3,80 1773,678 0,157 0,900 0,070 0,153 0,880 0,141 0,219 1,257 0,282

4,00 1763,709 0,156 0,901 0,071 0,159 0,919 0,142 0,222 1,284 0,283

4,20 1753,743 0,156 0,908 0,071 0,166 0,965 0,143 0,227 1,321 0,285

4,40 1743,780 0,155 0,907 0,072 0,172 1,008 0,143 0,229 1,342 0,287

4,60 1733,820 0,153 0,902 0,072 0,180 1,056 0,144 0,227 1,333 0,288

4,80 1723,865 0,151 0,895 0,073 0,187 1,106 0,145 0,224 1,326 0,290

5,00 1713,913 0,150 0,891 0,073 0,191 1,135 0,146 0,222 1,319 0,292

5,20 1703,965 0,148 0,886 0,073 0,194 1,158 0,147 0,218 1,306 0,293

5,40 1694,021 0,148 0,891 0,074 0,195 1,175 0,148 0,216 1,301 0,295

5,60 1684,082 0,147 0,892 0,074 0,190 1,148 0,148 0,215 1,304 0,297

5,80 1674,147 0,146 0,892 0,075 0,177 1,076 0,149 0,216 1,313 0,299

6,00 1664,217 0,145 0,887 0,075 0,171 1,049 0,150 0,216 1,323 0,300

6,20 1654,292 0,215 1,327 0,302

6,40 1644,371

6,60 1634,456

6,80 1624,546

7,00 1614,642

7,20 1604,743

7,40 1594,851

7,60 1584,964

7,80 1575,083

8,00 1565,209

8,20 1555,341

8,40 1545,480

8,60 1535,625

8,80 1525,778

9,00 1515,937

9,20 1506,104

9,40 1496,279

9,60 1486,461

9,80 1476,651

10,00 1466,849

Carga (g)

CORTE 1 CORTE 2 CORTE 3

Carga (g) Carga (g)

25,00 mm Peso del Suelo

3,93cm³

Indice de Plasticidad

Clasificación USUC

Humedad Inicial Gravedad Especifica (Gs)

50,00 mm Humedad Final Limite Liquido

DATOS DEL ENSAYO DATOS GENERALES

Localización: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando.

Descripción del Suelo: Suelo color café oscuro areno-limoso.

ENSAYO DE CORTE DIRECTO CONDICIÓN CONSOLIDADA DRENADA (CD)

NORMA: INVIAS 154 - 13

Page 63: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

63

Gráfica 15. Esfuerzo cortante versus deformación de la corona del talud.

Fuente: los autores Gráfica 16. Resistencia al corte de la corona del talud.

Fuente: los autores

Page 64: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

64

Tabla 20. Parámetros de resistencia de la corona del talud.

Fuente: los autores

1 2 3

0.075 0.150 0.302

0.908 1.175 1.342

°

kg/cm2

Ton/m2

CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA

PUNTOS DE CORTE

Esfuerzo Normal a la FallaKg/cm2

Esfuerzo Cortante a la Falla

Ángulo de Resistencia Interna 30.854

Cohesión0.826

8.131

Page 65: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

65

Tabla 21. Ensayo de corte directo condición UU, Cuerpo del talud.

Fuente: los autores

Apique: 2

Muestra: Cuerpo

Altura 25,00 mm 31,51 % 2,69

Diámetro Velocidad 2,4mm/min 18,06 % 32,18 %

Radio Estructura Inalterada 113,8 gr 14,86 %

Volumen SC

1100 2200 4400

Deformación

HorizontalÁrea Carga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

NormalCarga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

NormalCarga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

Normal

(mm) (mm²) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2)

0,00 1963,495 0,000 0,000 0,056 0,000 0,000 0,112 0,000 0,000 0,224

0,20 1953,495 0,011 0,057 0,056 0,012 0,063 0,113 0,042 0,219 0,225

0,40 1943,496 0,023 0,121 0,057 0,023 0,121 0,113 0,056 0,294 0,226

0,60 1933,496 0,032 0,169 0,057 0,031 0,164 0,114 0,067 0,353 0,228

0,80 1923,497 0,046 0,244 0,057 0,039 0,207 0,114 0,076 0,403 0,229

1,00 1913,499 0,059 0,314 0,057 0,049 0,261 0,115 0,083 0,442 0,230

1,20 1903,501 0,069 0,370 0,058 0,056 0,300 0,116 0,092 0,493 0,231

1,40 1893,505 0,075 0,404 0,058 0,060 0,323 0,116 0,102 0,549 0,232

1,60 1883,509 0,080 0,433 0,058 0,066 0,357 0,117 0,110 0,596 0,234

1,80 1873,515 0,084 0,457 0,059 0,072 0,392 0,117 0,118 0,642 0,235

2,00 1863,522 0,088 0,482 0,059 0,077 0,421 0,118 0,125 0,684 0,236

2,20 1853,531 0,091 0,501 0,059 0,083 0,457 0,119 0,131 0,721 0,237

2,40 1843,542 0,090 0,498 0,060 0,087 0,481 0,119 0,134 0,741 0,239

2,60 1833,554 0,088 0,489 0,060 0,092 0,512 0,120 0,137 0,762 0,240

2,80 1823,569 0,096 0,537 0,121 0,137 0,766 0,241

3,00 1813,585 0,099 0,557 0,121 0,138 0,776 0,243

3,20 1803,605 0,101 0,571 0,122 0,139 0,786 0,244

3,40 1793,627 0,104 0,591 0,123 0,140 0,796 0,245

3,60 1783,651 0,107 0,612 0,123 0,140 0,800 0,247

3,80 1773,678 0,108 0,621 0,124 0,138 0,793 0,248

4,00 1763,709 0,110 0,636 0,125 0,137 0,792 0,249

4,20 1753,743 0,113 0,657 0,125 0,136 0,791 0,251

4,40 1743,780 0,112 0,655 0,126 0,134 0,784 0,252

4,60 1733,820 0,112 0,659 0,127

4,80 1723,865 0,111 0,657 0,128

5,00 1713,913 0,110 0,655 0,128

5,20 1703,965 0,110 0,658 0,129

5,40 1694,021 0,110 0,662 0,130

5,60 1684,082 0,108 0,654 0,131

5,80 1674,147 0,109 0,664 0,131

6,00 1664,217 0,107 0,656 0,132

6,20 1654,292

6,40 1644,371

6,60 1634,456

6,80 1624,546

7,00 1614,642

7,20 1604,743

7,40 1594,851

7,60 1584,964

7,80 1575,083

8,00 1565,209

8,20 1555,341

8,40 1545,480

8,60 1535,625

8,80 1525,778

9,00 1515,937

9,20 1506,104

9,40 1496,279

9,60 1486,461

9,80 1476,651

10,00 1466,849

CORTE 3CORTE 1 CORTE 2

Carga (g) Carga (g) Carga (g)

Indice de Plasticidad

3,93cm³ Peso Unitario Seco Clasificación USUC

25,00 mm Peso del Suelo

50,00 mm Humedad Final Limite Liquido

DATOS DEL ENSAYO DATOS GENERALES

Humedad Inicial Gravedad Especifica (Gs)

Localización: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando.

Descripción del Suelo: Suelo color café areno-limoso

ENSAYO DE CORTE DIRECTO CONDICIÓN CONSOLIDADA DRENADA (CD)

NORMA: INVIAS 154 - 13

Page 66: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

66

Gráfica 17. Esfuerzo cortante versus deformación del cuerpo del talud.

Fuente: los autores Gráfica 18. Resistencia al corte del cuerpo del talud.

Fuente: los autores

Page 67: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

67

Tabla 22. Parámetros de resistencia del cuerpo del talud.

Fuente: los autores

1 2 3

0.060 0.132 0.252

0.501 0.664 0.800

°

kg/cm2

Ton/m2

CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA

Esfuerzo Cortante a la Falla

Esfuerzo Normal a la Falla

PUNTOS DE CORTE

Kg/cm2

Ángulo de Resistencia Interna 26.584

Cohesión0.4304

4.236024905

Page 68: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

68

Tabla 23. Ensayo de corte directo condición UU, pata del talud.

Fuente: los autores

Apique: 3

Muestra: Pata

Altura 25,00 mm 28,44 % 2,72

Diámetro Velocidad 2,4mm/min 18,51 % 19,01 %

Radio Estructura Inalterada 102,1 gr 5,33 %

Volumen SC-SM

2250 4500 9000

Deformación

HorizontalÁrea Carga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

NormalCarga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

NormalCarga

Esfuerzo

Cortante

Esfuerzo

Normal

(mm) (mm²) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2)

0,00 1963,495 0,000 0,000 0,115 0,000 0,000 0,229 0,000 0,000 0,458

0,20 1953,495 0,050 0,261 0,115 0,045 0,235 0,230 0,098 0,512 0,461

0,40 1943,496 0,078 0,409 0,116 0,058 0,304 0,232 0,153 0,803 0,463

0,60 1933,496 0,091 0,480 0,116 0,078 0,411 0,233 0,186 0,981 0,465

0,80 1923,497 0,096 0,509 0,117 0,102 0,541 0,234 0,208 1,103 0,468

1,00 1913,499 0,098 0,522 0,118 0,129 0,687 0,235 0,222 1,183 0,470

1,20 1903,501 0,096 0,514 0,118 0,156 0,836 0,236 0,233 1,248 0,473

1,40 1893,505 0,095 0,512 0,119 0,170 0,916 0,238 0,240 1,293 0,475

1,60 1883,509 0,094 0,509 0,119 0,175 0,947 0,239 0,247 1,337 0,478

1,80 1873,515 0,175 0,953 0,240 0,251 1,366 0,480

2,00 1863,522 0,172 0,941 0,241 0,254 1,390 0,483

2,20 1853,531 0,168 0,924 0,243 0,254 1,397 0,486

2,40 1843,542 0,255 1,411 0,488

2,60 1833,554 0,255 1,418 0,491

2,80 1823,569 0,255 1,426 0,494

3,00 1813,585 0,256 1,439 0,496

3,20 1803,605 0,256 1,447 0,499

3,40 1793,627 0,256 1,456 0,502

3,60 1783,651 0,256 1,464 0,505

3,80 1773,678 0,255 1,466 0,507

4,00 1763,709 0,254 1,469 0,510

4,20 1753,743 0,254 1,477 0,513

4,40 1743,780 0,256 1,497 0,516

4,60 1733,820 0,256 1,506 0,519

4,80 1723,865 0,256 1,514 0,522

5,00 1713,913 0,255 1,517 0,525

5,20 1703,965 0,254 1,520 0,528

5,40 1694,021 0,254 1,529 0,531

5,60 1684,082 0,256 1,550 0,534

5,80 1674,147

6,00 1664,217

6,20 1654,292

6,40 1644,371

6,60 1634,456

6,80 1624,546

7,00 1614,642

7,20 1604,743

7,40 1594,851

7,60 1584,964

7,80 1575,083

8,00 1565,209

8,20 1555,341

8,40 1545,480

8,60 1535,625

8,80 1525,778

9,00 1515,937

9,20 1506,104

9,40 1496,279

9,60 1486,461

9,80 1476,651

10,00 1466,849

Carga (g)

CORTE 1 CORTE 2 CORTE 3

Carga (g) Carga (g)

3,93cm³ Peso Unitario Seco Clasificación USUC

25,00 mm Peso del Suelo Indice de Plasticidad

DATOS GENERALES

Humedad Inicial Gravedad Especifica (Gs)

50,00 mm Humedad Final Limite Liquido

ENSAYO DE CORTE DIRECTO CONDICIÓN CONSOLIDADA DRENADA (CD)

NORMA: INVIAS 154 - 13

Localización: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando.

Descripción del Suelo: Suelo color café areno-limoso, en proceso de meteorización.

DATOS DEL ENSAYO

Page 69: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

69

Gráfica 19. Esfuerzo cortante versus deformación de la pata del talud.

Fuente: los autores Gráfica 20. Resistencia al corte de la pata del talud.

Fuente: los autores

Page 70: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

70

Tabla 24. Parámetros de resistencia de la pata del talud.

Fuente: los autores Tabla 25. Resumen de los parámetros de resistencia.

Fuente: los autores

7.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. Se realizó el levantamiento topográfico obteniendo las curvas de nivel descritas de la georreferenciación en las tablas 3, 4 y 5. Véase la figura 18. Se hizo una separación de secciones cada 20m para conocer los perfiles del talud, véase la figura 19 y 20. Para el análisis del modelo matemático se eligieron los perfiles de las secciones K0+050, K0+060 y K0+070 ya que son los que marcan un desplazamiento en las curvas de nivel y está presente el talud, véase la figura 21.

1 2 3

0.119 0.243 0.534

0.522 0.953 1.550

°

kg/cm2

Ton/m2

CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA

Kg/cm2

Esfuerzo Cortante a la Falla

Esfuerzo Normal a la Falla

PUNTOS DE CORTE

Ángulo de Resistencia Interna 29.381

Cohesión0.291

2.864

1 2 3

0.075 0.150 0.302 0.8261 kg/cm2

0.908 1.175 1.342 8.1305 Ton/m2

0.060 0.132 0.252 0.4304 kg/cm2

0.501 0.664 0.800 4.2360 Ton/m2

0.119 0.243 0.534 0.2910 kg/cm2

0.522 0.953 1.550 2.8640 Ton/m2

PATA DEL TALUD

Esfuerzo Normal a la Falla29.3810 °

Esfuerzo Cortante a la Falla

CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA

CohesiónCORONA DEL TALUD

Esfuerzo Normal a la Falla

Esfuerzo Cortante a la Falla

CUERPO DEL TALUD

26.5836 °

Ángulo de Resistencia

Interna

°

PUNTOS DE CORTE

Kg/cm2

30.8540Esfuerzo Cortante a la Falla

Esfuerzo Normal a la Falla

Page 71: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

71

Figura 19. Curvas de nivel

Fuente: los autores Figura 20. Perfiles de las secciones, 1-2.

Fuente: los autores

Page 72: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

72

Figura 21. Perfiles de las secciones, 2-2.

Fuente: los autores Figura 22. Perfiles de análisis del modelo matemático.

Fuente: los autores

Page 73: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

73

7.3 MODELO MATEMÁTICO En casi todos los métodos, la estabilidad de un talud se cuantifica por medio del factor de seguridad (F.S). Para este trabajo utilizó el programa Slide. Se realizó el análisis con un estimativo de los parámetros obtenidos del muestreo de campo, en las partes del talud para tener una idea del comportamiento. Véase la tabla 26. Tabla 26. Propiedades de los materiales

Fuente: (SLIDE V 6). Se realizó el análisis en Slide antes del deslizamiento en la Abscisa K0+050 por método de equilibrio limite no exactos, método de dovelas por aproximados de Bishop simplificado (véase la figura 23), con un factor de seguridad de 3.875,(véase la tabla 27) y un análisis global en la tabla 28 y método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price, (véase la figura 24), con un factor de seguridad (FS) de 4.101, (véase la tabla 29), y un análisis global en la tabla 30.

Figura 23. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+050.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 74: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

74

Tabla 27. Método de Bishop simplificado, K0+050.

Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 28. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+050.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 75: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

75

Figura 24. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050.

Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 29. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+050.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 76: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

76

Tabla 30. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050.

Fuente: (SLIDE V 6). Se realizó el análisis en SLIDE donde se presenta el deslizamiento en la Abscisa K0+060 por método de equilibrio límite no exactos, método de dovelas por aproximados de Bishop simplificado, véase la figura 25, con un factor de seguridad de 3.144, véase la tabla 31 y un análisis global en la tabla 32 y método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price, véase la figura 26, con un factor de seguridad (FS) de 4.101, véase la tabla 33, y un análisis global en la tabla 34.

Page 77: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

77

Figura 25. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+060.

Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 31. Método de Bishop simplificado, K0+060.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 78: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

78

Tabla 32. Análisis global del método de Bishop simplificaado, K0+060.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 79: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

79

Figura 26. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060.

Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 33. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+060.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 80: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

80

Tabla 34. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060.

Fuente: (SLIDE V 6). Se realizó el análisis en Slide después del deslizamiento en la Abscisa K0+070 por método de equilibrio límite no exactos, método de dovelas por aproximados de Bishop simplificado, véase la figura 27, con un factor de seguridad de 4.268, véase la tabla 35 y un análisis global en la tabla 36 y método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price, véase la figura 28, con un factor de seguridad (FS) de 4.268, véase la tabla 37, y un análisis global en la tabla 38.

Page 81: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

81

Figura 27. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+070.

Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 35. Método de Bishop simplificado, K0+070.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 82: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

82

Tabla 36. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+070.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 83: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

83

Figura 28. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070.

Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 37. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+070.

Fuente: (SLIDE V 6).

Page 84: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

84

Tabla 38. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070.

Fuente: (SLIDE V 6). SOLUCIÓN Se plantea una solución por medio del método de terraceo, donde se evalúa y el FS aumenta.

Page 85: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

85

Figura 29. Análisis global del método de Bishop simplificado, Solución.

Fuente: (SLIDE V 6). Figura 30. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, Solución.

Fuente: (SLIDE V 6).

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86

8. CONCLUSIONES Después de realizar los ensayos para la caracterización en el laboratorio de la muestra, se determinó una clasificación mediante el (SUCS), obteniendo un material denominado (SC) Arena arcillosa de alta compresibilidad. De acuerdo con la clasificación y los límites de consistencia este suelo se clasifica como un no cohesivo o granular, lo aclaran un poco más los parámetros obtenidos para un suelo denso. Se realizó un levantamiento topográfico donde se identificó la superficie del área en estudio, donde se evidenció una pendiente promedio de 47.57° en el área afectada por el deslizamiento. De acuerdo con los parámetros de resistencia obtenidos en la parte de la corona del talud con un ángulo de resistencia interna de 30.85° y una cohesión de 8.1305 Ton/m2 en la parte del cuerpo del talud con un ángulo de resistencia interna de 26.58° y una cohesión de 4.2360 Ton/m2 y en la parte de la pata del talud con un ángulo de resistencia interna de 29.38° y una cohesión de 2.840 Ton/m2. Se evaluó el factor de seguridad en el área afectada por el deslizamiento por el método de Bishop simplificado obteniendo un valor de 3.144, también por el método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price obteniendo un valor de 3.137, según lo establecido con el título H en la tabla H.2.4-1, el factor mínimo directo es de 1.50 en condiciones de taludes estáticos y agua subterránea normal, indicando que se sobre poner al valor establecido.

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9. RECOMENDACIONES

Poder contar con personal de apoyo y presupuesto para realizar un estudio geotécnico de exploración de campo y laboratorio más amplio con el fin de conocer de forma más directa las condiciones a profundidad de una ladera o talud.

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88

Page 89: ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …

89

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92

ANEXOS Anexo A. Perfil estratigráfico de la corona del talud.

Fuente: los autores.

1 Parte: Corona 58 cm

Prof.

m

0,08

0,50 Suelo de color café oscuro areno - limoso.

DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS (PROCEDIMIENTO VISUAL Y

MANUAL)

NORMA: INVIAS 102 - 13

Proyecto: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando

Sondeo: Profundidad:

PERFIL ESTRATIGRÁFICO

Capas Descripción

Suelo color marrón orcuro a negro, con vegetación en

distintos grados de descomposición.

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93

Anexo B. Perfil estratigráfico del cuerpo del talud.

Fuente: los autores.

1 Parte: Cuerpo 50 cm

Prof.

m

Suelo de color café areno - limoso, .0,50

DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS (PROCEDIMIENTO VISUAL Y

MANUAL)

NORMA: INVIAS 102 - 13

Proyecto: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando

Sondeo: Profundidad:

PERFIL ESTRATIGRÁFICO

Capas Descripción

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94

Anexo C. Perfil estratigráfico de la pata del talud.

Fuente: los autores.

1 Parte: Pata 104 cm

Prof.

m

0,04

0,90

0,10Suelo color café, con vegetación en distintos grados

de descomposición, producto del deslizamiento

presente en el talud.

Suelo de color café oscuro areno - limoso, en proceso

de meteorización.

PERFIL ESTRATIGRÁFICO

Capas Descripción

DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS (PROCEDIMIENTO VISUAL Y

MANUAL)NORMA: INVIAS 102 - 13

Proyecto: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando

Sondeo: Profundidad:

Suelo color marrón orcuro a negro, con vegetación en

distintos grados de descomposición.