Informe Taludes Y MUROS Cs

7/30/2019 Informe Taludes Y MUROS Cs

http://slidepdf.com/reader/full/informe-taludes-y-muros-cs 1/39

Estudio Geotécnico de Diseño de Taludes Caminos de Servicio MTOP

PANAVIAL GEOVIAL

Página 1

PROYECTO:

VIA DE ACCESO AL NUEVO AEROPUERTO DE QUITO

NAIQ

INFORME DE:ESTUDIO GEOLOGICO GEOTÉCNICO PARA EL

DISEÑO DE TALUDES Y MUROS DE LOS CAMINOS

DE SERVICIO

Quito

Noviembre, 2011




PANAVIAL GEOVIAL

Página 2

1. INTRODUCCIÓN.-

1.1 Antecedentes.-

El Ministerio de Transportes y Obras Públicas acorde a la política de dotar de unainfraestructura vial moderna y segura que promueva el desarrollo y progreso del país,contrata la construcción del proyecto de infraestructura vial para el Nuevo Acceso alNuevo Aeropuerto Internacional de Quito NAIQ.

El proyecto es de aproximadamente 9 km de longitud, consta de varios intercambiadoresde tráfico y de un puente de 320 m de longitud a construirse sobre el Río Guayllabamba,para la construcción del puente y demás obras es necesario la construcción y habilitacióntanto de caminos como un puente de servicio para posibilitar el acceso a diversos frentesde trabajo con el fin de que este proyecto de envergadura llegue a su término en el menor tiempo posible y que la obra se habrá al tráfico cuando la infraestructura aeroportuaria

haya iniciado su operación.

Dentro de las obligaciones establecidas en el contrato GEOVIAL-PANAVIAL consta lapresentación de un informe que resuma todas las actividades ejecutadas para losestudios con fines de diseño de los caminos de acceso.

Las alternativas de caminos de servicio estudiados para los que se presenta el estudiogeotécnico de pavimentos se resumen a continuación:

PROYECTO LONGITUD Km

CAMINO 1A 4,226

CAMINO 1A1 2,806

CAMINO 1A2 2,964

CAMINO 1B 1,051

CAMINO 1C 0,684

CAMINO 1D 0,727

CAMINO 2A 1,455

CAMINO 3 1,802

TOTAL 15,715

Cuadro N°1 Resumen de alternativas de caminos de servicio




PANAVIAL GEOVIAL

Página 3

El Proyecto ha previsto la ejecución del “Expediente Técnico del Estudio de Geológico – Geotécnico Para el diseño de los taludes de los caminos de servicio”. Para lograr elalcance de este expediente, se han dado los siguientes pasos:

Trabajos de Campo:·, Mapeo Geológico y Geotécnico, Estudio de sísmica de refracciónsondeos a rotación – percusión, ensayos de laboratorio ejecutados para el proyecto de lavía de acceso y cimentación del puente y que por tratarse de la misma área se aprovechaesta información para el diseño de los taludes de los caminos de servicio.

Trabajos de Gabinete: La recopilación de los estudios, ensayos “in situ” y de laboratorioejecutados, los cálculos, análisis y redacción del informe del estudio geotécnico para eldiseño de los taludes.

1.2.- OBJETIVO Y ALCANCE

Recopilar las investigaciones de geología y geofísica, sondeos, ensayos “in situ” y delaboratorio con el objeto de identificar en superficie de las principales unidades litológicasy en profundidad la distribución de los estratos subyacentes.

La obtención de parámetros elásticos de las investigaciones realizadas, a fin de poder evaluar con el apoyo geológico – geotécnico, el diseño de los taludes de los caminos deservicio.

1.3 UBICACIÓN GEOGRÁFICA

Los caminos de servicio se encuentra localizados estratégicamente para dar acceso a losdiferentes frentes de obra del proyecto vía de acceso al NAIQ este proyecto se encuentraen límite de la parroquia Aeropuerto y el sector de Calderón.

De acuerdo con el mapa climatológico del país, el proyecto está ubicado en la zona pluvialseca con precipitaciones de 300 a 600 mm al año. El proyecto vial y la ubicación de lostaludes estudiados se muestran en la gráfica a continuación.




PANAVIAL GEOVIAL

Página 4

Fig. N°1.- Ubicación del proyecto y de los taludes

1.4.- METODOLOGIA

Los taludes para las secciones en corte varían de acuerdo a la estabilidad de los terrenosen que están practicados; la altura admisible del talud y su inclinación se determinarán enlo posible, por medio de ensayos y cálculos aproximados. Los taludes en corte exige elestudio de las condiciones especiales del lugar, especialmente las geológicas,geotécnicas (prospecciones), ensayos de laboratorio, análisis de estabilidad, etc y medioambientales, para optar por la solución más conveniente, entre diversas alternativas.

La inclinación y altura de los taludes para secciones en corte variarán a lo largo delProyecto según sea la calidad y homogeneidad de los suelos y/o rocas evaluados(prospectados).

En el diseño de estos taludes se toma en cuenta la experiencia del comportamiento de lostaludes de corte ejecutados en rocas y/o suelos de naturaleza y característicasgeotécnicas similares, ubicadas en la zona y que se mantienen estables ante las mismascondiciones ambientales actuales.

En tratándose del proyecto en cuestión se ha identificado los taludes recientementeescavados para la ampliación de la Panamericana Norte que están compuestos por materiales muy similares. A continuación se presenta unas fotografías de estos taludes

NAI

Vía de Acceso al NAIQ

Vías de servicio




PANAVIAL GEOVIAL

Página 5

donde se ha ejecutado cortes 1H:2V hasta alturas de talud de 15 m y taludes 2H:3V conterrazas cada 10 a 15 m de altura en taludes mayores a 15 m.

Fig. N°2 Panamericana Norte – Ampliación con talud de corte 3H:4V talud mayor a 15 m.

Fig. N°3 Panamericana Norte – Ampliación con talud de corte 1H:2V talud mayor a 10 m.

Las condiciones de estabilidad de estos taludes en el caso del de la fig. Nº 2 se observa

estable. En el caso del talud de la fig. Nº 3 presenta una fase previa a la rotura, que segenera a partir del desmoronamiento de capas de lapille no cementada, teniendo querecurrir a obras de cubrimiento emergente a fin de evitar la pérdida de este material quepone en riesgo la estabilidad de todo el talud. Se evalúan estos taludes teniendo presentela geometría inicial de la ladera, la resistencia de pico de los materiales involucrados, lascondiciones de agua subterránea y el efecto de eventuales fuerzas externas (sismos,sobrecargas, etc.). Los mecanismos básicos de primeras roturas en laderas puedenresumirse en los siguientes: cizalla, tracción, pandeo, vuelco, fluencia y colapso




PANAVIAL GEOVIAL

Página 6

estructural. El análisis una vez tiene lugar la rotura y el reajuste del terreno movido es unanálisis cinemático en el que deben tenerse en cuenta las características del recorrido, lareducción de las propiedades resistentes de la masa deslizada (condiciones deresistencia residual), la presencia de agua.

En este sentido, debe tenerse en cuenta que en taludes, nunca existen diseños detallados

inmodificables y que las observaciones que se hacen durante el proceso de construccióntienden generalmente, a introducir modificaciones al diseño inicial y esto debe preverse enlas cláusulas contractuales de construcción.

En resumen, los trabajos se concentran en el diseño de taludes topográficamenteestables que se requiere presupuestar, previamente a la construcción de la obra civil.

El diseño de un talud consiste en definir su altura, pendiente y elementos topográficos conbase en parámetros geotécnicos. Para el diseño de un talud se las siguientes referenciasy sistemas:

Uso de códigos como los existentes en Hong Kong y la ciudad de Los Angeles.

Empleo de gráficos de diseño, teniendo en cuenta algunas de las característicasdel suelo o macizo rocoso.

Cálculo de factor de seguridad del talud y diseño por el sistema de prueba y error,hasta encontrar el diseño que mejor se ajuste a los requisitos de estabilidadestablecidos.

Definición de pendientes y alturas de acuerdo al comportamiento de taludessimilares en la misma formación geológica, del que ya se ha mencionado.

En el diseño de cortes se debe toma en cuenta la geología del talud y en especial

las estructuras o discontinuidades y el perfil de meteorización.Para el diseño de bermas y pendientes se deben tener en cuenta los siguientes criterios:

Form ación Geológica.- A mayor competencia de la roca se permiten mayorespendientes y mayores alturas.

Meteorización.- Al aumentar la meteorización se requieren taludes más tendidos,menores alturas entre bermas y mayor ancho de las gradas.

Microestruc tura y estructura geológica.- A menos que las discontinuidades seencuentren bien cementadas las pendientes de los taludes no deben tener angulas

superiores al buzamiento de las diaclasas o planos de estratificación. Entre menosespaciadas sean las discontinuidades se requieren pendientes menores de talud.Para materiales muy fracturados se requieren taludes, alturas y bermas similares alos que se recomiendan para materiales meteorizados.

Factores de seguridad.- Un talud se considera inestable si F ≤ 1.0, sin embargo, es

común que muchas laderas estables naturales tengan factores de seguridad menor que




PANAVIAL GEOVIAL

Página 7

1.0 de acuerdo con la práctica de diseño comúnmente adoptado, y este fenómeno puedeatribuirse a:

a.- Es bastante común la aplicación de un factor adicional de seguridad en losparámetros del suelo.

b.- El uso de una fuerte lluvia con un período de tiempo recurrente en el análisis.c.- No son considerados en el análisis efectos tridimensionales.d.- Estabilización adicional debido a la presencia de vegetación o succión de suelo

Generalmente el factor de seguridad es un criterio de la estabilidad deseada y esestablecida por el código. Para cierto tipo de obras los códigos pueden especificar unvalor mínimo exigido para el factor de seguridad.

Un factor aceptable de seguridad debe basarse en la consideración del período recurrentede lluvias fuertes, la consecuencia de los fallos del talud, el conocimiento sobre elcomportamiento a largo plazo de los materiales geológicos y la precisión del modelo de

diseño. Los requisitos recomendados por investigadores se presentan en las tablas N° 1.

Caso Factor de seguridad para cargasestáticas

Si puede ocurrir la pérdida de vidas humanas alfallar el talud

1.7

Si la falla puede producir la pérdida de más del30% de la inversión de la obra específica opérdidas consideradas importantes

1.5

Si se puede producir pérdidas económicas nomuy importantes

1.3

Si la falla del talud no causa daños 1.2Tabla Nº 1. Criterios generales para seleccionar un factor de seguridad para diseño de taludes.

En carreteras con taludes muy altos y escarpados, con una falta de experiencia yconocimiento del comportamiento a largo plazo de los materiales geológicos; se debeadoptar un factor de seguridad mayor para el diseño. En este sentido, un factor aceptablede seguridad deberá cumplir el requisito básico desde el principio de la mecánica desuelos, así como el rendimiento a largo plazo de la pendiente.

Generalmente al aumentar el factor de seguridad también aumentan los costos requeridosde construcción del talud. En ocasiones la construcción de taludes estables podría

resultar no solo costoso sino impráctico, y se debe tomar la alternativa de correr losriesgos inherentes a la construcción de un talud inestable

1.5.- PRINCIPIOS TEORICOS APLICADOS PARA EL CÁLCULO DEL FACTOR DESEGURIDAD




PANAVIAL GEOVIAL

Página 8

Para el cálculo del factor de seguridad y el diseño de los taludes se ha utilizado elprograma SLOPE que para el análisis utiliza el método general de equilibrio límite. Lasecuaciones relevantes se presentan más adelante, el programa evalúa el factor deseguridad, para satisfacer las fuerzas y momentos de equilibrio.

El factor de seguridad es definido por el esfuerzo al corte del suelo en estado límite deequilibrio a lo largo de la superficie de falla.

Para el análisis con esfuerzos efectivos, el esfuerzo de corte está definido por:

s c un tan '

donde:s = esfuerzo de cortec ' = cohesión efectiva ' = ángulo de fricción interna efectivo

n = esfuerzo normal total

u = presión de poro

Para el análisis con esfuerzos totales, se definen en términos de esfuerzo totales y lapresión de poro no se requiere.

El análisis de estabilidad se realiza dividiendo la masa de la superficie de suelodeslizante en dovelas. Se asume para la formulación del equilibrio límite:

a. La teoría de Mohr-Coulomb

b. La componente de esfuerzos cohesivos y fricciónales es igual para todo laenvolvente.

c. El factor de seguridad es similar para todas las dovelas.

En la figura se presenta todas las fuerzas actuantes en una superficie de falla circular. Lamagnitud de la fuerza de corte movilizada que satisface las condiciones límites deequilibrio es:

S

m

s

F

cn

u

F = =

' + - '

tan

(1)

donde:

n

N

= Promedio de esfuerzo normal en la base de cada dovela

F = Factor de seguridad = Longitud de la base de cada dovela




PANAVIAL GEOVIAL

Página 9

Estos elementos estáticos son usados para determinar el factor de seguridad con lasumatoria de fuerzas y momentos en las dos direcciones. Estas, son insuficientes pararesolver el problema, el número de variables conocidas es menor que las no conocidas,dando como resultado un problema indeterminado.

EL Método General de Equilibrio Límite, usa las ecuaciones de estática para resolver elproblema y obtener el Factor de Seguridad.

a. Con la sumatoria de fuerzas en la dirección vertical de cada dovela, se determinala ecuación de la fuerza normal en la base de la dovela, N .

b. La sumatoria de fuerzas en la dirección horizontal para cada dovela se usa paracomputar la fuerza normal E ínter dovelas.

c. Con la sumatoria de momentos en relación al punto común para todas las dovelas.La ecuación resuelve el momento del factor de seguridad de equilibrio , Fm.

d. La sumatoria de fuerzas en la dirección horizontal para todas las dovelas, da elvalor a la fuerza de equilibrio del factor de seguridad F f

.

El análisis es hasta ahora indeterminado. El factor de seguridad que satisface lasecuaciones de fuerzas y momentos, es obtenido mediante convergencia en el método deequilibrio límite.

Factor de seguridad de Equilibro de Momentos:

De la figura se puede obtener la siguiente relación:

Wx S m

R Nf kWe Dd Aa - - + = 0 (2)




PANAVIAL GEOVIAL

Página 10

Substituyendo en la ecuación 1 en la 2 y resolviendo, se tiene:

F c R N u R

Wx Nf kWe Dd Aam =

' + - '

- +

tan

(3)

Factor de seguridad de equilibrio de fuerzas:

De la figura se obtiene la siguiente relación:

E E N S m

kW L R- - + - sin cos (4)

Substituyendo la ecuación 1 en la ecuación 4, se obtiene:

F

c N u

N kW D A f =

' + - '

+ -

cos tan cos

sin cos

(5)

La Fuerza Normal en la base de la dovela:

W X X N S D L R mcos sin sin 0 (6)

Sustituyendo la ecuación 1 en la ecuación 6, se obtiene:

N

W X X c u

F D

F

R L

=

+ ( - ) -' + '

+

+'

sin sin tansin

cossin tan (7)

El denominar de la ecuación 7 es comúnmente conocida con la variable, m . El factor de

seguridad, F , es igual al factor de seguridad del equilibrio de momentos, F m

, cuando

satisface el momento de equilibrio e igual al factor de seguridad, F f , cuando satisface el

equilibrio de fuerzas.

La ecuación 7 no puede resolver directamente el factor de seguridad (F ) porque lasfuerzas de corte, (, X L y X R ) no son conocidas.

La solución del factor de seguridad, es posible cuando las fuerzas de corte en cadadovela se asume que son iguales y se anulan (Fellenius, 1936). Cuando se asume quelas fuerzas en la base de cada dovela son perpendiculares, se obtiene la siguienteecuación:.

N W kW D cos sin cos 90 (8)




PANAVIAL GEOVIAL

Página 11

Usando la ecuación 8 y resolviendo la ecuación 3 y 5 se computa el valor de seguridad.El factor de seguridad de la ecuación 3 es el método de Fellenius y Ordinary.

Siguiendo, si se asume que las fuerzas interdovelas en la ecuación.7 son iguales a cero,la fuerza normal en la base puede ser computada por:

N

W c u F

D

F

=- ' + ' +

+'

sin sin tan sin

cossin tan

(9)

Cuando la ecuación 9 es usada para resolver el factor de seguridad del equilibrio demomentos (ecuación 3). La solución es conocida como el método simplificado Bishop's.

La ecuación 9 puede ser usada para resolver el Factor de seguridad del equilibrio defuerzas (, Ecuación 5). La solución es el método simplificado de Janbu's .

2.- TRABAJOS REALIZADOS

2.1.- Trabajos de campo

Para el diseño de los taludes del proyecto de acceso al NAIQ se ejecutaron estudiosgeofísicos que comprendió dos fases: Una de campo y otra de oficina. En oficina seefectuaron la recopilación de la información geológica y topográfica del proyecto enreferencia; la localización de las líneas sísmicas, tanto en planta como en perfil de los

sectores previamente seleccionados para la investigación; redacción de la memoriatécnica y dibujo de mapas, planos, cuadros, que se anexan en el informe de geofísicapara el diseño de taludes, ejecutado por GEOVIAL en 2010.

Para obtener una información de los aspectos geofísicos de los horizontes, se realizó 14bases sísmicas, siete para velocidades longitudinales y siete para velocidadestransversales como consta en el siguiente detalle, donde se han resumido los resultadosobtenidos




PANAVIAL GEOVIAL

Página 12

Tabla Nº2 Resumen de resultados de estudio geofísico Fuente: Geovial

2.2 Exploración de suelos

a) Calicatas

Con el fin de obtener los parámetros geomecánicos mediante ensayos triaxiales, personalde Geosuelos realizaron excavaciones a cielo abierto en los taludes críticos a fin deobtener muestras cúbicas inalteradas, un resumen de estos trabajos se presentan acontinuación:

Abscisa Profundidad (m) Cohesión (Kpa) Fricción (º)0+320 25 474.88 19.80+320 20 113.56 26.7

b) Ensayos penetración estándar

Geosuelos ejecutó varios sondeos en los taludes del proyecto del acceso a NAIQ, dondese ejecutaron ensayos de penetración estándar a fin de determinar las propiedadesgeotécnicas a través de la correlaciones existente entre el N(SPT) y propiedades de lossuelos.

Los registros y resultados de los sondeos ejecutados se pueden observar en el informe detaludes de la empresa Geosuelos. En el siguiente cuadro se presenta un resumen:

AbscisaCapa 1 Capa 2 Capa 3

observaciones

N min N max N prom N min N max N prom N min N max N prom0+320 29 29.0 68 99 84.3 R R R Corte h > 15 m

1+160 9 25 20.0 10 94 56.8 98 140 119.4

1+740 16 46 30.7 80 80.0 119 119.0

Vp Vs Vp Vs Vp Vs E min E max Emin Emax Emin Emax

0+205 – 0+325 360 140 843 305 1092 410 3 6 11.2 17.5 desc desc Volcánicos Guayl labamba

1+145 – 1+265 395 130 792 300 1285 490 1.1 6 6.8 15.3 desc desc Volcánicos Guayl labamba

1+545 – 1+665

345 125 725 270 1305 450 1.4 6.7 11.5 20.2 desc desc Volcánicos Guayl labamba

2+115 – 2+235 367 140 795 245 1132 420 3.6 14.3 7.1 18.3 desc desc Volcánicos Guayl labamba

2+255 – 2+375 345 110 1066 430 1651 615 3.5 12.5 17.9 29.8 desc desc Volcánicos Guayllabamba

3+165 – 3+285 403 155 528 255 1306 510 3.1 10.7 5.8 17.8 desc desc Formación Guayl labamba

4+445 – 4+565 435 170 840 435 1252 520 2.9 6.1 9.7 16.9 desc desc Formación Cangahua

Capa 3

Espesores (m)

Abscisa KM Unidad GeológicaCapa 1 Capa 2 Capa 3

Velocidades sísmicas (m/s)

Capa 1 Capa 2




PANAVIAL GEOVIAL

Página 13

2.3.- Trabajos de laboratorio

Sobre las muestras obtenidas del estudio de mecánica de suelo, la empresa geosuelosejecuto ensayos de laboratorio. Un resumen de los resultados de estos ensayosejecutados se presenta a continuación:

2.4.- Trabajos de oficina

Las actividades realizadas en esta etapa básicamente consistieron en los siguientespuntos:

a) Análisis de los resultados obtenidos en las labores de campo correspondiente alestudio topográfico y mecánica de suelos, con el fin de determinar su morfología y laspropiedades geotécnicas de los materiales y estratos constitutivos, con el fin deestablecer un modelo de terreno ajustado a las condiciones reales de los taludes delproyecto de caminos de servicio.

b) Obtención de los perfiles más críticos dentro de la zona de los taludesidentificados, a fin de obtener un modelo del problema por el lado de la seguridad con lasdimensiones y estratos constitutivos que nos permita ingresar al programa utilizado en elcálculo del factor de seguridad. Los taludes críticos analizados constituyen la envolventecrítica del talud analizado.

c) La asignación de los parámetros físico-mecánicos de entrada al modelo, esto eslas densidades naturales, cohesión y fricción de cada estrato, para lo cual nos basamosen los resultados de los ensayos de laboratorio en el caso de taludes de corte y el estratode cimentación.

d) Utilizando el programa SLOPE, se verifica que el FS obtenido sea mayor a losrecomendados en la Tabla Nº2 de este informe. En caso contrario, se procede al diseñode los taludes, mediante la modificación geométrica abatiendo el talud hasta conseguir este factor de seguridad razonable.




PANAVIAL GEOVIAL

Página 14

3.- CARACTERIZACION GEOMECANICA Y EVALUACION DE LA ESTABILIDAD

3.1. Marco teórico aplicado

El establecimiento de los parámetros geomecánicos de cada estrato se estable a partir delos resultados obtenidos de los ensayos de laboratorio, de los estudios de campo, queconsistieron en: a) perfiles geológicos, b) velocidades de propagación de las ondas decompresión y los espesores determinados en los sondeos de sísmica de refracción, c) losensayos de penetración DCP, las correlaciones con el ensayo de Penetración Estándar ycon el ángulo de fricción interna.

Estratos de Tobas y Aglomerados Volcánicos

En los macizos rocosos, las propiedades geomecánicas se determinan a través delcriterio de HOEK-BROWN GENERALIZADO que se expresa como:

(1)

Donde σ’ 1 y σ’ 3 son los esfuerzos principales efectivos mayor y menor en el momento derotura. σ ci es la resistencia a compresión uniaxial del material intacto m y s son lasconstantes del material, donde s = 1 para roca intacta. mb es un valor deducido de laconstante del material mi y está dado por:

(2)

s y a son constantes del macizo rocoso dadas por las siguientes relaciones, GSI es Índicede Resistencia Geológica:

(3) (4)

D es un factor que depende sobre todo del grado de alteración al que ha sido sometido elmacizo rocoso por los efectos de las voladuras o por la relajación de esfuerzos. Varíadesde 0 para macizos rocosos in situ inalterados hasta 1 para macizos rocosos muyalterados.

La resistencia a la compresión uniaxial se obtiene haciendo σ’ 3=0 en la ecuación 1 dandoasí:




PANAVIAL GEOVIAL

Página 15

(5)

Y siendo la resistencia a la tracción

(6)

La ecuación 6 se obtiene haciendo σ’= σ’ 3= σ t en la ecuación 1. Esto representa unacondición de tensión biaxial. Hoek mostró que para materiales frágiles, la resistencia atracción uniaxial es igual a la resistencia a tracción biaxial.

Para GSI= 25 los coeficientes s y a (Hoek y Brown) se han suprimido en las ecuaciones 3y 4 que dan una transición continua suave para todo el intervalo de valores de GSI. Losvalores numéricos de a y s dados por estas ecuaciones están muy próximos a los dadospor las ecuaciones anteriores y no es necesario hacer correcciones.

Los esfuerzos normales y al corte están relacionados con los esfuerzos principales por lasecuaciones publicadas por Balmer:

siendo

Los módulos de deformación de macizos rocosos están dados por:

(7)

La ecuación 7 se utiliza cuando σ ci ≤ 100 MPa. Cuando σ ci > 100 MPa, se utiliza lasiguiente expresión

Dado que mucho software geotécnico están escritos en términos del criterio de rotura deMohr - Coulomb, es necesario determinar los ángulos de fricción y las resistenciascohesivas para cada macizo rocoso e intervalo de esfuerzos. Esto se hace ajustando unarelación lineal media a la curva generada a partir de la ecuación 1 para un intervalo de




PANAVIAL GEOVIAL

Página 16

esfuerzo principal menor definido por σ t < σ 3 <σ’ 3max, tal como se ilustra en la Figura Nº3.1. El proceso de ajuste supone equilibrar las áreas por encima y por debajo de la curvade Mohr-Coulomb. Esto da lugar a las siguientes ecuaciones para el ángulo de fricción φ’

y la resistencia cohesiva c’ :

siendo σ’ 3n= σ’ 3max /σ ci .

Figura Nº 3.1. Relación entre esfuerzos principales mayores y menores para el criterio deHoek-Brown y el equivalente de Mohr-Coulomb

Para la “resistencia del macizo rocoso” global; Hoek y Brown propusieron que ésta podría

estimarse a partir de la relación de Mohr-Coulomb:




PANAVIAL GEOVIAL

Página 17

con c’ y φ’ determinada para el intervalo de esfuerzos σ t < σ’ 3 < σ ci / 4, resultando en

La resistencia a la compresión simple se relaciona a través de la siguiente Figura de lasinvestigaciones de Ohkubo and TeresaKi, 1977

Figura N°3.2 Correlación entre σc(Mpa) – Vp(m/s)

Estrato de Roca meteorizada y suelo

Los parámetros geomecánico en los estratos de suelo y roca completamentemeteorizada, se obtienen de las investigaciones que han correlacionado entre la velocidadde propagación de las ondas con el ensayo de penetración estándar. A continuación sepresenta cuadros que resumen las propiedades geomecánicas del suelo con el ensayode penetración estándar y la velocidad de transmisión de las ondas en los ensayos desísmica de refracción.




PANAVIAL GEOVIAL

Página 18

Otra correlación clásica de utilidad dada por la NAVFAC, 1971 a partir de la densidadseca y de la clasificación propuesta por Casagrande se puede estimar el valor de ’, si el

material no posee finos plásticos, en función de la estimación de la densidad relativa Fig.Nº 3.3.

Fig. Nº 3.3 Relación entre el ángulo de fricción interna efectivo y el peso específico seco

para suelos granulares (NAVFAC, 1971)

La correlación proporcionada en forma gráfica por Peck, Hanson y Thornburn (1974) entre

el (N1)60 y ’ ha sido convertida por Wolf, 1989 en la siguientes relación:

’(grados) = 27.1 + 0.3(N1)60 – 0.00054(N1)602

Una ecuación clásica muy conocida entre N60 y ’ fue desarrollada por Schmertmann

(1975) se presenta a continuación:

’ tan-1N60/(12.2 + 20.3vo’/Pa)0.34




PANAVIAL GEOVIAL

Página 19

3.2 Modelo geotécnico del talud

Aplicando las correlaciones precedentes para suelos y la teoría de HOEK-BROWNGENERALIZADO para el macizo rocoso obtenemos los siguientes parámetrosgeomecánicos

La caracterización de los parámetros geomecánicos del talud se puede observar en elsiguiente cuadro:

Estrato Vp (m/s) Vs (m/s) Nprom cu (KN/m2) Ø' δc (Mpa) Q RMR GSI

360 140 29.0 5.0 44

Capa 1 395 130 20.0 5.0 39

345 125 30.7 5.0 45

843 305 84.3 15.0 41Capa 2 792 300 56.8 15.0 37

725 270 80.0 15.0 41

Capa 3 1285 490 119.4 122.8 34 2.12 2.32 51.6 51.6

1305 450 119.0 122.8 34 2.22 2.35 51.7 51.7




PANAVIAL GEOVIAL

Página 20

3.3 Resultados del Análisis de Estabilidad del talud

El detalle de los cálculos realizados se presenta más adelante. En el siguiente cuadro seresumen los resultados obtenidos para diferentes superficies de falla y condicionesanalizadas, que permiten la verificación del diseño de los taludes de las vías de servicio.

Los detalles del cálculo, la salida del software aplicado se puede observar en el AnexoNº1:

METODO DESCRIPCIÓN CONDICION FSMorgestern-Price Talud 3V:2H altura 30 m Estática 1.240Morgestern-Price Talud 3V:2H altura 20 m Estática 1.214Morgestern-Price Talud 3V:2H altura 15 m Estática 1.216Morgestern-Price Talud 3V:2H altura 10 m Estática 1.262Morgestern-Price Talud inferior 3V:2H altura 10 m Estática 1.463

Los factores obtenidos son mayores a 1.2 que acorde con la normativa adoptada ver

Tabla Nº1 es suficiente para asegurar la estabilidad a corto plazo. A largo plazo durante eluso para mantenimiento del puente de existir un desprendimiento no causara daños.

La aplicación de este diseño a los taludes más críticos de la construcción de caminos deservicio se obtiene los siguientes resultados, en Anexo Nº 2 se puede observar losresultados de la salida del software.

METODO DESCRIPCIÓN CONDICION FSMorgestern-Price Abscisa 0+380

Talud 3V:2H altura mayor a 30 mcon terrazas de 3m cada 30 m dealtura

Estática 1.239

Morgestern-Price Abscisa 0+440Talud 3V:2H altura mayor a 30 mcon terrazas de 3m cada 30 m dealtura

Estática para fallapor el pie 1.199




PANAVIAL GEOVIAL

Página 21

4.- MUROS DE GABIONES DE CONTENCIÓN

El autor Gray & Leiser, 1982, para este tipo de camino recomienda la construcción demuros de gaviones del siguiente estilo

Para rellenos con superficie horizontal, es decir a borde de calzada, se recomiendaconstruirlos con perfil inclinada 1H:6V

Para muros de pie ó a media ladera y para un relleno con inclinación de hasta 34º serecomienda la construcción de muros de gaviones con el siguiente estilo




PANAVIAL GEOVIAL

Página 22

5.- CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Se recomienda realizar los cortes de los taludes con una inclinación 2H: 3V hasta unaaltura de 30 m de altura. Para esta inclinación los factores de seguridad obtenidos sonmayores a 1.2, que es lo recomendado en la bibliografía para este tipo de caminos.

Para altura mayores a 30 m se recomienda ejecutar una terraza de 3 m de ancho cada30 m de altura.

El talud de relleno se realizará con una inclinación 1.5H: 1 V.

Se recomienda proceder con la construcción de la vía cortando con una pendiente1H:2V y luego tender los taludes hasta el de diseño. Con esta metodología deconstrucción, se debe considerar alrededor del 30% del volumen de corte comolimpieza de derrumbos para los sectores menos favorables donde se producirándesmoronamientos de la cabeza de los taludes.

Atentamente,

Msc. Ing. Patricio Ludeña E.




PANAVIAL GEOVIAL

Página 23

ANEXO Nº 1

CALCULO DE LA ESTABILIDAD DE TALUDES DE DISEÑO




PANAVIAL GEOVIAL

Página 34

ANEXO Nº 2

VERIFICACION DEL FACTOR DE SEGURIDAD DE LAESTABILIDAD DE TALUDES DE DISEÑO EN LAS ABSCISA MASCRITICAS




PANAVIAL GEOVIAL

Página 35

TALUD Abscisa Km 0+380

Superficie Crítica

1

2

3

1

2

3

4

5 6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

1819

20

21

22

23

1.367

1.338

1.292

1.281

1.324

1.275

1.294

1.328

1.308

1.263

1.259

1.316

1.297

1.254

1.252

1.364

1.248

1.247

1.296

1.243

1.245

1.295

1.401

1.239

1.245

1.257

1.400

1.2391.243

1.259

1.

1.239

1

2

3

4

5 6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

1819

20

21

22

23




PANAVIAL GEOVIAL

Página 36

Superficies analizadas

1

2

3

1

2

3

4

5 6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

1819

20

21

22

23

1.367

1.338

1.292

1.281

1.324

1.275

1.294

1.328

1.308

1.263

1.259

1.316

1.297

1.254

1.252

1.364

1.248

1.247

1.296

1.2431.245

1.295

1.401

1.239

1.245

1.257

1.400

1.239

1.243

1.259

1.

1.239

1

2

3

4

5 6

7

8 9

10

11

12

13

14

15

16

17

1819

20

21

22

23




PANAVIAL GEOVIAL

Página 37

Talud Abscisa Km 0+440

Superficie Crítica

1

2

3

4

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10

11

12 13

14

15

1617

1819

2021

22

23

24

25

26

27

28

29 0.884

1.322

1.412

0.940

1.277

1.373

0.897

1.228

1.342

1.469

0.915

1.139

1.314

1.438

0.947

0.973

1.285

1.415

0.932

0.814

1.251

1.384

1.081

0.821

1.208

1.358

1.199

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10

11

12 13

14

15

1617

1819

2021

22

23

24

25

26

27

28

29

Distancia (m)

-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

A l t u r a ( m s n m ) ( x

1 0 0 0 )

2.005

2.015

2.025

2.035

2.045

2.055

2.065

2.075

2.085

2.095

2.105




PANAVIAL GEOVIAL

Página 38

Superficies analizadas

1

2

3

4

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10

11

12 13

14

15

1617

1819

2021

22

23

24

25

26

27

28

29 0.884

1.322

1.412

0.940

1.277

1.373

0.897

1.228

1.342

1.469

0.915

1.139

1.314

1.438

0.947

0.973

1.285

1.415

0.932

0.814

1.251

1.384

1.081

0.821

1.208

1.358

1.199

1

2

3

4

5

6

7

8 9 10

11

12 13

14

15

1617

1819

2021

22

23

24

25

26

27

28

29

Distancia (m)-70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80

A l t u r a ( m s n m ) ( x

1 0 0 0 )

2.005

2.015

2.025

2.035

2.045

2.055

2.065

2.075

2.085

2.095

2.105




ANEXO Nº 3

SONDEOS Y ENSAYOS EJECUTADOS POR GEOSUELOS

Informe Taludes Y MUROS Cs

Documents

Transcript of Informe Taludes Y MUROS Cs