Estabilidad de Talud (HS)

8/12/2019 Estabilidad de Talud (HS)

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1.- OBJETIVOS

- Conocer los diferentes trminos geotcnicos relacionados con la estabilidad detaludes

- Reconocimiento y anlisis de las causas y factores que ocasionan lainestabilidad en los suelos y taludes.

- Estudiar los diferentes tipos de fallas de taludes y las formas en que semanifiestan.

- Determinar el tipo de muestreo dependiendo del tipo de suelo; para conocer lacalidad del mismo (perfil estratigrfico).

- Determinar las soluciones para la estabilizacin de taludes con problemas defalla.

- Estudiar la influencia del nivel fretico como agente inestabilizador de taludes.


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2.- INTRODUCCION

- El objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes o laderas es el deestablecer medidas de prevencin y control para reducir los niveles de

amenaza y riesgo. Generalmente, los beneficios ms importantes desde el

punto de vista de reduccin de amenazas y riesgos es la prevencin.

-- Schuster y Kockelman (1996) proponen una serie de principios generales y

metodologas para la reduccin de amenazas de deslizamiento utilizando

sistemas de prevencin, los cuales requieren de polticas del Estado y de

colaboracin y conciencia de las comunidades. Sin embargo, la eliminacin

total de los problemas no es posible mediante mtodos preventivos en todoslos casos y se requiere establecer medidas de control para la estabilizacin de

taludes susceptibles a sufrir deslizamientos o deslizamientos activos. La

estabilizacin de deslizamientos activos o potencialmente inestables es un

trabajo relativamente complejo, el cual requiere de metodologas de diseo y

construccin. Este trabajo trata sobre los diversos mtodos para estabilizar un

talud sin entrar en tanto detalle en cada uno de ellos, pero sin perder

objetividad. Espero que este trabajo sirva de gua para un anlisis ms

profundo de cada uno de los diversos mtodos para estabilizar un talud.


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3.- ESTABILIDAD DE TALUDES

3.1.- DEFINICION DE TALUDES

- Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontalque hayan de adoptar permanentemente las estructuras de tierra bien sea en

forma natural o como consecuencia de la intervencin humana en una obra de

ingeniera. Cuando el talud se forma de manera natural, sin la intervencin

del hombre, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando la

inclinacin en la masa de suelo es generada por la intervencin de la actividad

humana, excavaciones o rellenos, se denomina talud.

- La falla de un talud se presenta tanto en taludes naturales como en losconstruidos por el hombre. Muchos proyectos de ingeniera resultan afectados

o afectan la estabilidad de taludes al producir modificaciones en la topografa,condiciones de flujo agua, prdida de resistencia, cambio en los estados deesfuerzo, por mencionar algunos factores.

- No hay duda que el talud constituye una estructura compleja de analizardebido a que en su estudio coinciden los problemas de mecnica de suelos y de

mecnica de rocas, sin olvidar el papel bsico que la geologa aplicada

desempea en la formulacin de cualquier criterio aceptable.

- Dimensiones:- En Ingeniera Civil los taludes alcanzan alturas mximas de 40 a 50m.- En la minera pueden superar varios centenares de metros.- Las pendientes pueden medirse de tres formas:

_ En Grados: 30, 45, 60

En Porcentaje: 57%, 100%, 175%

_ En relacin de distancias: 1.75H:1V, 1H:1V, 0.57H:1V


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3.2.- DEFINICIN DE ESTABILIDAD

Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o

movimiento. Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de

taludes, entendindose por tales algo tan simple como el poder decir en un instante

dado cul ser la inclinacin apropiada en un corte o en un terrapln; casi siempre la

ms apropiada ser la ms escarpada que se sostenga el tiempo necesario sin caerse.

Este es el centro del problema y la razn de estudio.

En este caso, la finalidad de los anlisis de estabilidad de taludes es estimar laposibilidad de falla de stos al provocarse un deslizamiento de la masa de suelo que loforma, buscando que el diseo de excavaciones y rellenos que den lugar a un talud oafecten la estabilidad de una ladera se realicen de forma segura y econmica.

El anlisis convencional de estabilidad de taludes en dos dimensiones busca el

determinar la magnitud de las fuerzas o momentos actuantes que provoquen elmovimiento y determinar la magnitud de las fuerzas o momentos resistentes que seopongan al movimiento que actan en los suelos que forman al talud.

Para lograr lo anterior se calcula la relacin entre las fuerzas o momentos resistentes ylas fuerzas o momentos actuantes obteniendo un factor seguridad que est afectadopor las incertidumbres de los parmetros que le dieron origen, por lo cual, a todofactor de seguridad intrnsecamente va ligado un grado de incertidumbre.

3.3.- DESLIZAMIENTOS

Se denomina deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del suelo situado debajo de

un talud, que origina un movimiento hacia abajo y hacia fuera de toda la masa que

participa del mismo.

Los deslizamientos pueden producirse de distintas maneras, es decir en forma lenta o

rpida, con o sin provocacin aparente, etc. Generalmente se producen como

consecuencia de excavaciones o socavaciones en el pie del talud. Sin embargo existen

otros casos donde la falla se produce por desintegracin gradual de la estructura del

suelo, aumento de las presiones intersticiales debido a filtraciones de agua, etc.

4.- FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA INESTABILIDAD DE TALUDES

La falla de un talud o ladera se debe a un incremento en los esfuerzos actuantes o auna disminucin de resistencia al esfuerzo cortante del suelo. Esta variacin, engeneral, es causada por efectos naturales y actividades humanas.


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4.-1 Efecto de la resistencia del suelo

El suelo tiene dos comportamientos bsicos ante la aplicacin del esfuerzo cortante. Uno,

a travs de la friccin intergranular de las partculas que lo conforman y la otra por medio

de fuerzas que unen a las partculas entre s. La primera se llama tambin condicin

drenada o a largo plazo y la segunda, condicin no drenada o a corto plazo.

4.-2 Pluviosidad

Durante el periodo de lluvias, los taludes se ven afectados al saturarse los suelos que los

forman, provocando un aumento de peso de la masa, una disminucin en la resistencia al

esfuerzo cortante y la erosin de la superficie expuesta. Al introducirse agua en las grietas

que presente el talud se origina un incremento en las fuerzas actuantes o aparicin de

fuerzas de filtracin, pudiendo provocar la falla del mismo.

La pluviosidad tiene un efecto primordial en la estabilidad de taludes ya que influencia la

forma, incidencia y magnitud de los deslizamientos. En los suelos residuales,

generalmente saturados, el efecto acumulativo puede llegar a saturar el terreno y activar

un deslizamiento.

Con respecto a la pluviosidad hay tres aspectos importantes:

El ciclo climticoen un periodo de aos, por ejemplo, alta precipitacin anual versus baja

precipitacin anual.

La acumulacin de pluviosidaden un ao determinado en relacin con la acumulacin

normal.

Intensidad de una tormenta especifica.

4.3.- Erosin

La erosin puede ser causada por agentes naturales y humanos. Entre los agentes

naturales se pueden incluir el agua de escorrenta, en aguas subterrneas, olas,

corrientes y viento. La erosin por agentes humanos incluye cualquier actividad que

permita un incremento de la velocidad del agua, especialmente en taludes sin proteccin,

como la tala de rboles u otro tipo de vegetacin que ayuda a fijar el suelo y mejorar laestabilidad del talud.

Lluvia

Estrato delgado y dbilGrieta llena con agua

Fuerzas deFiltracin

Talud sometido a lluvia. (Montoya, 2009)


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La erosin puede causar la perdida de fundacin de estructuras, pavimentos, rellenos y

otras obras de ingeniera. En terrenos montaosos, incrementa la incidencia de taludes

inestables y puede resultar en la perdida de vas u otras estructuras.

4.4.- Licuefaccin debido a acciones ssmicas

Los sismos suman fuerzas dinmicas a las fuerzas estticas actuantes a las que esta

cometido un talud, provocando esfuerzos cortantes dinmicos que reducen la resistencia

al esfuerzo cortante, debilitando al suelo. Un aumento en la presin de poro en taludes

formados por materiales granulares puede provocar el fenmeno conocido comolicuacin.

La mayora de las fallas de los taludes durante sismos se debe al fenmeno de

licuefaccin en suelos no cohesivos, sin embargo tambin se han observado fallas en

suelos cohesivos durante algunos eventos ssmicos de gran magnitud.

La licuefaccin es un fenmeno que consiste en una cada brusca de resistencia al corte

de un suelo granular en condiciones no drenadas ,la cual puede ser activada por la

repetida aplicacin de pequeos incrementos o decrementos de esfuerzos de corte

incluidos por vibraciones del terreno asociadas con terremotos o explosiones.Los

fenmenos de licuefaccin se han observado generalmente en depsitos aluvialesrecientes compuestos por granulares, como los que se encuentran tpicamente en los

deltas o zonas de inundacin de ros y lagos.

Los parmetros ms relevantes en la evaluacin del potencial de licuefaccin son:

1. la granulometra (tamao, gradacin y forma de granos);

2. la densidad relativa del depsito.

Estas caractersticas son determinadas por el mtodo de deposicin, la edad geolgica y

la historia de esfuerzos del depsito.

Figura 2.1 Variacin de la geometra de un talud por erosin

Talud original estable Corona

MovimientoPie

Nuevo Talud msinclinado

Variacin de la geometra de un talud por erosin (Montoya,2009)


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4.5.- Aspectos geolgicos

Algunas fallas de taludes son provocadas por aspectos geolgicos no detectados durante

el levantamiento y exploracin de campo, los cuales, al no ser considerados durante la

evaluacin de la estabilidad del talud, aumentan la incertidumbre del factor de seguridad

calculado.

Fuerzas ssmicas Corona

Movimiento

W (Gravedad)

Fuerzas debidas a la gravedad y fuerza provocadas por sismos.(Montoya, 2009)

Movimiento

Estrato dbil

Aspectos geolgicos que pueden provocar la falla de un talud.(Montoya, 2009)


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4.6.- Cargas Externas

La aplicacin de cargas sobre la corona del talud provoca un aumento en las fuerzas

actuantes en la masa de suelo, lo cual puede llevar a la falla del talud si estas cargas no

son controladas o tomadas en cuenta durante la evaluacin de la estabilidad del talud.

4.7.- Excavaciones y/o rellenosLas actividades de construccin realizadas al pie de un talud o colocacin de una

sobrecarga en la corona, pueden causar la falla de ste al modificar la condicin de

esfuerzos a las que sta sometido.

Generalmente, estas actividades de construccin corresponden a trabajos donde serealizan excavaciones y/o rellenos. Cuando se realiza una excavacin al pie del talud, el

esfuerzo total se disminuye, generando en el suelo un incremento negativo en la presin

de poro. Durante el tiempo en que este incremento de presin de poro se disipa, puede

presentarse la falla del talud al disminuir la resistencia al esfuerzo cortante del suelo.

Los taludes construidos con el material de banco de prstamo se realizan al compactar

estos materiales en el sitio bajo especificaciones de control, generando un relleno

artificial o terrapln.

Movimiento

Sobre carga en la corona del talud. (Montoya,2009)

ExcavacinMovimiento

Excavacin en el pie del talud. (Montoya, 2009)


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5.- CLASIFICACION DEL TIPO DE FALLAS DE TALUDES

Esta clasificacin se basa en el reconocimiento de los factores geolgicos que condicionan

la falla. Los deslizamientos de taludes ocurren de muchas maneras y an persiste cierto

grado de incertidumbre en su predictibilidad, rapidez de ocurrencia y rea afectada. Sin

embargo, existen ciertos patrones que te ayudan a identificar y reconocer reas

potenciales de falla, lo cual permite el tratamiento del talud para eliminar o reducir a un

mnimo el riesgo de falla.

En el cuadro 1 se presenta una clasificacin de fallas de taludes adaptada a Hunt (1984).

CUADRO 01CLASIFICACION DE FALLAS

TIPO DE FALLA FORMA DEFINICION

Desprendimientos Cada libre

Volcadura

Desprendimiento repentino de uno omsbloques de suelo o roca que descienden encada libre.

Cada de un bloque de roca con respecto aun pivote ubicado debajo de su centro degravedad.

Derrumbes Planar

Rotacional

Desparramamiento lateral

Deslizamientos deescombros

Movimiento lento o rpido de un bloque desuelo o roca a lo largo de una superficie derea plana.Movimiento relativamente lento de una

masa de suelo, roca o combinacin de losdos a lo largo de una superficie curva de fallabien definida.

Movimiento de diferentes bloques de suelocon desplazamientos distintos.

Mezcla de suelo y pedazos de rocamovindose a lo largo de una superficie deroca planar.

Avalanchas De roca o escombros Movimiento rpido de una masa

incoherente de escombros de roca o suelo-roca donde no se distingue la estructuraoriginal del material.

Flujo De escombros Suelo o suelo-roca movindose como un

flujo viscoso, desplazndose usualmentehasta distancias mucho mayores de la falla.Usualmente originado por exceso depresin s de poros.

Repteo Movimiento lento e imperceptible taluddebajo de una masa de suelo o suelo-roca


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DESPRENDIMIENTOS.

Son fallas repentinas de taludes verticales o casi verticales que producen el

desprendimiento de un bloque o mltiples bloques que descienden en cada libre. La

volcadura de los bloques generalmente desencadena un desprendimiento.

En suelos, los desprendimientos son causados por socavacin de taludes debido a la

accin del hombre o erosin de quebradas. En macizos rocosos son causados por

socavacin debido a la erosin. En algunos casos los desprendimientos son el resultado

de meteorizacin diferencial.

Los desprendimientos o cadas son relevantes desde el punto de vista de la ingeniera

porque la cada de uno o varios bloques puede ocasionar daos a estructuras o a otros

taludes que se encuentran en la parte inferior y podra originar una destruccin masiva.

Los desprendimientos se producen comnmente en taludes verticales o casi verticales en

suelos dbiles o moderadamente fuertes y masivos rocosos fracturados. Generalmente,

antes de la falla ocurre un desplazamiento, el cual puede ser identificado por la presencia

de grietas de tensin.

FIGURA 01: DESPRENDIMIENTOS DE BLOQUE

FIGURA 02:VOLCADURA DE BLOQUES


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DERRUMBESLos derrumbes se encuentran asociados a fallas de suelos y rocas, y de acuerdo con la

forma de la superficie de falla se subdividen en planares y rotacionales.

- Derrumbes planaresLos derrumbes planares consisten en el movimiento de un bloque (o bloques) de suelo oroca a lo largo de una superficie de falla plana bien definida. Estos derrumbes pueden

ocurrir lenta o rpidamente.

Los deslizamientos planares en macizos rocosos consisten en el deslizamiento como una

unidad o unidades (bloque) talud abajo, a lo largo de una o ms superficies planas (fig.

03). Tambin se puede generar una falla de cua a lo largo de la interseccin de dos

planos, consistente de uno o varios bloques de pequeo a gran tamao (fig. 04).

Los deslizamientos en bloque pueden ser destructivos especialmente en regiones

montaosas donde los deslizamientos masivos de roca resultan desastrosos y en muchos

casos no pueden ser prevenidos.

FIGURA 03: DESLIZAMIENTO PLANAR EN MACIZO ROCOSO

FIGURA 04: DESLIZAMIENTO EN FORMA DE CUA


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Los deslizamientos planares pueden ocurrir en:

Rocas sedimentarias que tengan un buzamiento similar o menor a la inclinacin de la caradel talud.

Discontinuidades, tales como fallas, foliaciones o diaclasas que forman largos y continuosplanos de debilidad que interceptan la superficie del talud.

Interseccin de diaclasas o discontinuidades que dan como resultado la falla de un bloqueen forma de cua.

En general durante los periodos iniciales de falla se generan grietas de traccin con un

pequeo desplazamiento, luego se pueden observar escarpes frescos que dejan los

bloques con posterioridad al movimiento. En algunos casos este movimiento deja sin

vegetacin a la zona deslizada y los escombros quedan expuestos al pie del talud.

- Derrumbes rotacionalesLos derrumbes rotacionales tienden al ocurrir lentamente en forma de cuchara y elmaterial comienza a fallar por rotacin alrededor de la superficie cilndrica; aparecen

grietas en la cresta del rea inestable y abombamiento del pie de la masa deslizante (fig.

05). Al finalizar la masa se desplaza sustancialmente y deja un escarpe en la cresta.

FIGURA 05: DERRUMBE ROTACIONAL

La principal causa de este tipo de falla es el incremento de la inclinacin del talud,

meteorizacin y fuerzas de filtracin; sus consecuencias no sin catastrficas, a pesar de

que el movimiento puede causar severos daos a estructuras que se encuentran en la

masa deslizante o sus alrededores. Cuando se presenta algunos signos tempranos de falla

los taludes pueden ser estabilizados.

En las etapas tempranas del deslizamiento se forman grietas de tensin, luego de la falla

parcial se genera una serie de pequeos hundimientos y escarpes, y al momento de la

falla total se puede apreciar varios escarpes en la superficie adems de grietas de tensin

concntricas y profundas, as como una gran masa de material incoherente al pie del

talud.

- Desparramamiento lateral y falla progresiva.


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Los desprendimientos laterales son una forma de falla planar que ocurre en suelos y

rocas. La masa se deforma a lo largo de una superficie plana que representa una zona

dbil (fig. 06). Los bloques se separan progresivamente por tensin y retrogreden.

FIGURA 06: DESPARRAMIENTO LATERAL

Este tipo de falla es comn en valles de ros y se asocia tambin con arcillas firmes y duras

fisuradas, lutitas y estratos con buzamiento horizontal y una zona continua de debilidad.

Tambin se presenta en coluvios con pendientes suaves que se encuentran sobre suelosresiduales o rocas.

Los desplazamientos laterales pueden activarse repentinamente por eventos ssmicos. Sin

embargo, bajo acciones gravitatorias se generan grietas de tensin. Durante la falla

progresiva, las grietas de tensin se abren y los escarpes forman grandes bloques.

Deslizamientos de escombros

En los deslizamientos de escombros, una masa de suelo o mezcla de suelo y fragmentos

de roca se mueven como una unidad a lo largo de superficies planas con alta inclinacin.

Estos deslizamientos ocurren de manera progresiva y pueden convertirse en avalanchas

o flujos. Las principales causas de deslizamientos de escombros son el incremento de las

fuerzas de las fuerzas de filtracin y la inclinacin del talud. La ocurrencia de este tipo de

deslizamiento es comn en suelos residuales y depsitos coluviales que reposan sobre

una superficie de roca.

Avalanchas

Las avalanchas son el movimiento rpido de escombros, de suelo o roca y puede o no

comenzar con la ruptura a lo largo de una superficie de falla. Toda la vegetacin, el suelo

y la roca suelta pueden ser arrastrados.

Las principales causas de avalanchas son las altas fuerzas de filtracin, alta pluviosidad,

derretimiento de nieve, sismos o deslizamiento gradual de los estratos de roca. Las

avalanchas ocurren de manera busca sin previo aviso y generalmente son impredecibles.

Los efectos pueden ser desastrosos y pueden sepultar extensas reas al pie del talud.

Las avalanchas son caractersticas de zonas montaosas con pendientes muy inclinadas

en suelos residuales donde la topografa causa concentracin de la escorrenta. Tambinse puede presentar en zonas de roca muy fracturada.


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Flujos de escombros

Este tipo de falla es similar a las avalanchas, excepto que la cantidad de agua es mayor y

por ello la masa fluye como lodo. La principal causa es el aporte de grandes lluvias y

material suelto en la superficie.

Repteo

El repteo consiste en un lento en imperceptible movimiento o deformacin del material

de un talud frente a bajos niveles de esfuerzos que generalmente afectan a las porciones

ms superficiales del talud, aunque tambin puede afectar a porciones profundas cuando

existe un estrato poco resistente. El repteo es el resultado de la accin de fuerzas de

filtracin o gravitacionales y es un indicador de condiciones favorables para el

deslizamiento.El repteo es caracterstico en materiales cohesivos y rocas blandas como lutitas y sales, en

taludes moderadamente empinados.

Los rasgos caractersticos de repteo son la presencia de crestas paralelas y transversales a

la mxima pendiente del talud y postes de cerca inclinados.

ANALISIS EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES CON DESLIZAMIENTO PLANAR


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6.- FACTOR DE SEGURIDAD

La tarea del ingeniero encargado de analizar la estabilidad de un talud es determinar elfactor de seguridad. En general, el factor de seguridad se define como

Dnde:

FSs = factor de seguridad con respecto a la resistencia

= resistencia cortante promedio del suelo

= esfuerzo cortante promedio desarrollado a lo largo de la superficie potencial

de falla.

La resistencia cortante de un suelo consta de dos componentes, la cohesin y la friccin, yse expresa como:

Dnde:

c= cohesin

= Angulo de friccin drenada

=esfuerzo normal efectivo sobre la superficie potencial de falla.

De manera similar tenemos

Donde Cd Y d son, respectivamente, la cohesin efectiva Y el ngulo de friccin que se

desarrolla a lo largo de la superficie potencial de falla.

Podemos ahora introducir algunos otros aspectos del factor de seguridad, es decir. Elfactor de seguridad con respecto a la cohesi6n FSc y el factor de seguridad con respecto a

la friccin FS y se definen como sigue:

Adems podemos decir:


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7.- ESTABILIDAD DE TALUDES

7.1.- ESTABILIDAD DE TALUDES INFINTOS SIN INFILTRACION

La resistencia al cortante del suelo se da por:

Evaluaremos el factor de seguridad contra una posible falla del talud a 10 largo de un

plano AB a una profundidad H por debajo de la superficie del terreno. La falla del talud

ocurre por el movimiento del suelo arriba del plano AB de derecha a izquierda.

Se utilizan las siguientes formulas:

Para suelos granulares, C = 0, y el factor de seguridad, FSs, resulta igual a (tan)/(tan ().

Esto indica que, en un talud infinito de arena, el valor de FSs es independiente de la altura

H y que el talud es estable siempre que


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7.2.- ESTABILIDAD DE TALUDES FINITOS

Aunque existe una evidencia considerable de que las fallas de taludes ocurren sobre

superficies de falla curvas, Culmann (1875) aproxim6 la superficie potencial de falla por

un plano. El factor de seguridad, FSs, calculado usando la aproximaci6n de Culmann, da

resultados bastante buenos solamente para taludes casi verticales.

Desde entonces, la mayora de los all1Hisis convencionales por estabilidad de taludes se

han hecho suponiendo que la curva de deslizamiento potencial es el arco de un crculo.

Sin embargo, en muchas circunstancias (por ejemplo, presas y cimentaciones sobre

estratos dbiles), el anlisis de estabilidad usando fallas planas de deslizamiento es msapropiado y conduce a resultados excelentes.

Anlisis de estabilidad por el mtodo de Culmann.

Este anlisis se basa en la hiptesis de que la falla de un talud ocurre a 10 largo de un

plano cuando el esfuerzo cortante promedio que tiende a causar el deslizamiento es

mayor que la resistencia cortante del suelo. Adems, el plano ms crtico es aquel que

tiene una raz6n mnima entre el esfuerzo cortante promedio que tiende a causar la falla y

la resistencia cortante del suelo.

Se utilizan las siguientes formulas:


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La altura mxima del talud para la cual ocurre el equilibrio critico se obtiene sustituyendo

Cd= C Y = quedando:

8.- CARACTERIZACIN DEL TALUD MEDIANTE ENSAYOS

En aquellos lugares identificados como ms propensos a la inestabilidad, segn lo descrito

anteriormente, deber obtenerse informacin adicional para caracterizar mejor elsubsuelo y conocer los parmetros que sirvan de base para el anlisis y solucin delproblema.

La obtencin de informacin consta de tres fases.

En la primera fasese debe recopilar la informacin disponible (oral y escrita) acerca delsitio de estudio, desde relatos de eventos pasados por parte de los lugareos, hastaestudios geolgicos y geotcnicos previos, incluidos los planos topogrficos, pluviosidad ysismicidad de la zona.

La segunda fase es el trabajo de campo en el cual se ejecutan ensayos en el sitio y seobtienen muestras de suelo.

La tercera fase consiste en el trabajo de laboratorio para determinar las propiedades ycaractersticas del material mediante ensayos de caracterizacin y resistencia.Los objetivos principales de las perforaciones son definir la litologa del rea de estudio ytomar muestras para su posterior anlisis en el laboratorio.El nmero y ubicacin de las perforaciones a realizar en un estudio dependen del tamaoy forma del rea considerada. Los criterios para determinar estas dos caractersticasbsicas varan considerablemente, sobre todo en reas planas. En el caso de taludes esrecomendable hacer un mnimo de tres perforaciones; este nmero se puede

incrementar dependiendo del tamao del talud. Se puede hacer una perforacin en lacresta con una profundidad aproximada de 1,5 veces la altura del talud, otra hacia lamitad del talud con una profundidad comparable con la altura de ese talud y una ltima alpie del mismo con una profundidad aproximada de 1/3 de la altura mencionada en lafigura.


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8.1.- CALICATAS

Mediante las calicatas, mtodo de exploracin ms superficial que el anterior, es posibletomar muestras ms voluminosas de material para tener una vista interna del suelo y

detectar posibles planos de falla (sobre todo en materiales arcillosos). Estas calicatas

generalmente se excavan a mano y miden 1,5 x 1,5 x 2,0 metros de profundidad, aunquetambin puede utilizarse procedimientos mecnicos.

8.2.- Ensayos de campo

En el campo se busca obtener la mayor cantidad de informacin posible. Para lograr esteobjetivo es necesario realizar los ensayos que mejor se relacionen con el suelo encuestin, ya que a partir de ellos y mediante correlaciones desarrolladas a lo largo deltiempo se pueden inferir ciertas propiedades de los materiales en estudio. Algunos de losensayos para la caracterizacin de suelos son:

Prueba de penetracin estndar SPT (ASTM-1586): La informacin que provee esteensayo permite determinar la densidad relativa de los suelos granulares y la consistenciade los suelos cohesivos.

Prueba de penetracin de cono - CPT (ASTM D-3441): Este ensayo permite medir laresistencia a la penetracin en el subsuelo, tanto de la parte inferior del cono como en lasparedes de una extensin cilndrica al mismo.

8.3.- Ensayos de laboratorio

Establecer los parmetros del suelo (resistencia) requeridos para los anlisis posteriores

a) Ensayos de clasificacin

Lo primero que se debe realizar en el laboratorio es identificar visualmente lasmuestras de suelo de las perforaciones y calicatas para prever el tipo y nmero de ensayos posteriores. A continuacin se identifican los ensayos ms frecuentes para clasificarsuelos:

Granulometra por tamizado: para determinar la proporcin del tamao de las partculasque componen dicha muestra.

Hidrmetro: tiene el objetivo determinar la distribucin del agua dentro de la muestra. Lmites de Atterberg: se definen arbitrariamente y determinan el contenido de humedad

del suelo en diferentes estados.

Peso unitario: para medir el peso del suelo en un determinado volumen. Gravedad especfica: para medir la densidad de las partculas que componen el suelo.


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b) Ensayos de resistencia

Los ensayos de resistencia tienen por finalidad estimar la resistencia del suelo.Para estimar la resistencia no drenada del suelo se utilizan ensayos como elpenetrmetro y la veleta de bolsillo (tambin pueden ser realizados en campo) y los

ensayos no drenados con y sin confinamiento en la cmara triaxial (ms costosos). En elcaso de la resistencia drenada del suelo tambin se puede utilizar la cmara triaxial convelocidades ms bajas de aplicacin de las cargas y el ensayo de corte directo. Este ltimogeneralmente se reserva para los materiales granulares.

8.4.- Muestreo

El muestreo en las perforaciones depende del material que se consiga y del grado deprecisin de los datos geotcnicos. Los tres mtodos de muestreo ms usados en la

investigacin geotcnica son los siguientes:

Muestreadores de penetracin percusiva: tales como la cuchara partida utilizada en elensayo de SPT. Con estos muestreadores se pueden tomar muestras de la gran mayorade los suelos.

Muestreadores de penetracin por presin aplicada: tales como el muestreador de pistny el tubo Shelby (perturbacin reducida), usado para recuperar materiales cohesivos debaja consistencia a medianamente alta.

Muestreadores de penetracin rotacional: tales como el tubo doble de Dennison(diseado especialmente para arcillas duras) y los que usan brocas de lata resistencia paraperforar suelo y roca con cierto grado de litificacin.En el estudio de taludes, la inestabilidad puede detectarse mediante instrumentos que se

colocan en el subsuelo. Estos instrumentos, con el tiempo, revelarn ciertascaractersticas del talud que complementarn la informacin de los ensayos de campo yde laboratorio. Estos instrumentos son:

Inclin metros: establecen la posicin de la superficie de falla de un deslizamiento Piezmetros: miden la presin de agua intersticial que hay en un determinado nivel del

subsuelo. El piezmetro de boca abierta es el ms sencillo de todos y es el que se usa depreferencia en suelos granulares de alta permeabilidad. Existen piezmetros mscomplicados como los de hilo vibratorio y los neumticos, recomendables para sueloscohesivos de baja permeabilidad.

9.- MTODOS PARA ESTABILIZAR TALUDESTan pronto como se comprueba que hay un riesgo de inestabilidad en un determinado

talud, se debe buscar la mejor solucin y considerar aspectos de costo, naturaleza de

las obras afectadas (tanto en la cresta como al pie del talud), tiempo estimado en el

que se puede presentar el problema, disponibilidad de los materiales de construccin,

etc.

Existen tres grandes grupos de soluciones para logras la estabilidad de un talud:


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Aumentar la resistencia del suelo: son las soluciones que aplican drenaje en elsuelo para bajar el nivel fretico o la inyeccin de substancias que aumentan la

resistencia del suelo, tales como el cemento u otro conglomerante.

Disminuir los actuales esfuerzos en el talud:soluciones tales como el cambio dela geometra del talud mediante el corte parcial o total de ste a un ngulo

menor o la remocin de la cresta para disminuir su altura.

Aumentar los esfuerzos de confinamiento del talud: se puede lograr laestabilizacin de un talud mediante obras, como los muros de gravedad, las

pantallas atirantadas o las bermas hechas del mismo suelo.

9.1.- CAMBIO DE LA GEOMETRA

El cambio de la geometra de un determinado talud puede realizarse mediante

soluciones tales como la disminucin de la pendiente a un ngulo menor, la

disminucin de la altura (especialmente en suelos con comportamiento cohesivo) y lacolocacin de material en la base o pie del talud (construccin de una berma) en esta

ltima solucin es comn utilizar material de la parte superior del talud.

La consecuencia directa de realizar un cambio favorable en la geometra de un talud es

disminuir los esfuerzos que causan la inestabilidad y, en el caso de la implantacin de

uan berma , el aumento de la fuerza resistente. Es importante destacar que la

construccin de una berma al pie de un talud debe tener en cuenta la posibilidad de

causar inestabilidad en los taludes que se encuentren debajo, adems, se deben tomar

las previsiones para drenar el agua que pueda almacenarse dentro de la berma, ya que


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es probable que pueda haber un aumento de la presin de los poros en los sectores

inferiores de la superficie de falla, lo que acrecienta la inestabilidad.

9.2.- DRENAJELa presencai de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayora de las

pendientes de suelo o de roca con mediano o alto grado de meteorizacin. Por lo tantose han establecido diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos. Los tipos de

drenaje ms utilizados son:

Drenajes subhorizontales: son mtodos efectivos para mejorar la estabilidad detaludes inestables o fallados. Consiste en tubos de de 5cm o ms de dimetro,

perforados o cubiertos por un filtro que impide su taponamiento por arrastre

de finos. Se instalan con una peuqea pendiente hacia el pie del talud,

penetran la zona fretica y permiten el flujo por gravedad del agua almacenada

por encima de la superficie de falla. El espaciamiento de estos drenajesdepende del material que se est tratando de drenar y puede variar desde tres

a ocho metros en el caso de arcillas y limos, hasta ms de 15 metros en los

casos de arenas ms permeables.

Drenajes verticales: se utilizan cuando existe un estrato impermeable quecontiene agua emperchada por encima de un material ms permeable con

drenaje libre y con una presin hidrosttica menor. Los drenajes se instalan de

manera que atraviesen completamente el estrato ompermeable y conduzcan el

agua mediante gravedad, por dentro de ellos, hasta el estrato ms permeable,

lo que aliviar el exceso de presin de los poros a travs de su estructura. Drenajes transversales o interceptores: se colocan en la superficie del talud

para evitar el paso hacia su estructura (grietas de tensin), el pie del talud para

recolectar aguas provenientes de otros drenajes y a diferentes alturas del

mismo.

Drenajes de contrafuerte: consiste en la apertura de zanjas verticales de 30 a 60cm de ancho en la direccin de la pendiente del talud para rellenarlas con

material granular altamente permeable y con un alto ngulo de friccin (>35).

La profundidad alcanzadadeber ser mayor que la profundidad a la que se

encuentra la superficie de falla para lograr el aumento de la resistencia del

suelo no solo debido al aumento de los esfuerzos efectivos gracias al drenaje

del aguaque los reduca, sino tambin al aumento del material de alta

resistencia incluido dentro de las zanjas.

Esta soluicin puede ser til y de bajo costo en el caso de taludes hechos con

materailes de baja resistencia, tales como arcillas y limos blandos o con

presencia de materia orgnica en descomposicin que tengan entre tres y ocho

metros de altura y superficies de flla que no pasen de los cuatro metros.


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9.3.- SOLUCIONES ESTRUCTURALES

Este tipo de soluciones generalmente se usa cuando hay limitaciones de espacio o

cuando resulta imposible contener un deslizamiento con uno de los mtodos

anteriores. El objetivo principal de las estructuras de retencin es incrementar las

fuerzas resistentes de forma activa (peso propio de la estructura, inclusin de tirantes,

etc.) y de forma pasiva al oponer resistencia ane el movimiento de la masa del suelo.

Entre las soluciones estructurales ms usadas se encuentran las siguientes:

Muros de gravedad y en cantiliver: la estabilidad de un muro de gravedad sedebe a su peso propio y a la resistencia pasiva que se genera en la parte

frontal del mismo. Las soluciones de este tipo son antieconmicas porque el

material de construccin se usa solamente por su peso muerto, en cambio los

muros en cantiliver hechos de concreto armado, son ms econmicos porque

son del mismo material del relleno, el que aporta la mayor parte del peso

muerto requerido.

Se debe tener en cuenta que al poner una estructura con un material de baja

permeabilidad, como el concreto, al frente de un talud de suelo que almacene

agua en su estructura, es muy probable que aumente la presin hidrosttica

en la parte posterior del muro. Para evitar este problema se debe colocar

drenajes subhorizontales a diferentes a diferentes alturas del mismo con el

objetivo de disipar el exceso de presin. Un tipo de muro que ayuda en esteaspecto, es el muro de gavin que al no tener ningn agente cohesionaste

ms que la malla que une los gaviones, permite el paso de agua a travs de los

mismos. Estos muros adems de ser comparativamente econmicos, tienen la

ventaja de tolerar grandes deformaciones sin perder resistencia.


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Pantallas: consisten en una malla metlica sobre la cual se proyecta concreto(shotcrete) recubriendo toda la cara del talud. Es comn atirantar esta

corteza de concreto armado mediante anclajes que atraviesan

completamente la superficie de fallapara posteriormente ser tensados y

ejercer un empuje activo en direccin opuesta el movimiento de la masa del

suelo. La figura muestra el corte tpico de una pantalla atirantada.

10.- EJERCICIOS SOBRE DESLIZAMIENTO PLANAR1) Considere el talud infinito mostrado. Determine el factor de seguridad contra el

deslizamiento a lo largo de la interfaz suelo-roca, si H=2.4m.qu altura H dar

un factor de seguridad, F.Ss de 2 contra el deslizamiento a lo largo de la

interfaz?


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SOLUCIN:

a) Se define el factor de seguridad como:

b)

2) Se va a hacer un corte en un suelo que tiene un peso especfico igual a16.5kN/m3,c=29kN/m2 y =15.El lado de talud de corte formara un angulo de

45 con la horizontal. qu profundidad del talud del corte tendr un factor de

seguridad F.S de 3.


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SOLUCIN:

Si F.Ss=3, entonces F.Scy F.Svdeben ser igual a 3:

Similarmente con:


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11.- CONCLUSIONES

- Un talud constituye una estructura compleja de analizar debido a que en suestudio coinciden los problemas de mecnica de suelos y de mecnica de rocas.

- Loa factores ms comunes para el deslizamiento de taludes se debe al efecto de laresistencia del suelo, la pendiente del talud, pluviosidad y erosin.

- Segn Hunt (1984),entre las fallas de taludes tenemos: desprendimientos,derrumbes, avalanchas, flujo y repteo.

- En suelos con grava el medio ms confiable de obtener muestras son las calicatas yen suelos finos es recomendable el mtodo de sondeos o perforacin.

- Una vez analizado el tipo de problema que presenta el talud se elige entre tresgrandes grupos de soluciones: aumento de la resistencia del suelo, disminucin d4

los esfuerzos o refuerzos estructurales.

- Cuando el nivel fretico sube hay que tener cuenta que el agua por la presin quegenera en el suelo tiende a separar las partculas slidas del suelo, produciendo

grietas.


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12.- BIBLIOGRAFIA:

- BRAJA M. DASFUNDAMENTOS DE INGENIERIA GEOTECNIA

- JUAREZ BOBADILLAMECANICA DE SUELOS

- ASOCIACION DE INGENIEROS DE MINAS DEL ECUADORPARAMETROS GEOTECNICOS Y ESTABILIDAD DE TALUDES

Estabilidad de Talud (HS)

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