GEOLOGIA Y GEOTECNIA 2010 2da edición ESTABILIDAD DE TALUDES Ing. Silvia Angelone ESTABILIDAD DE TALUDES Talud: Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal que haya adoptado una estructura de suelo 1
TIPOS DE TALUD Naturales (laderas) TIPOS DE TALUD Artificiales (desmontes y terraplenes) 2
Estabilidad: Seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento Deslizamiento: Rotura y desplazamiento del suelo situado debajo del talud que origina un movimiento hacia abajo y afuera de la masa de suelo Estabilidad: Seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento Esfuerzo cortante ( ) 4 3 2 1 c φ 0 0 1 2 3 4 σ τ Esfuerzo normal (σ) Criterio Mohr -Coulomb τ τ = c + σ tgφ 3
Forma de falla Los tipos de fallas más comunes en taludes son: Deslizamientos superficiales (creep) Movimiento del cuerpo del talud Flujos Agrietamiento Desprendimiento Superficial Estrato poco resistente Figura 5: Tipos de fallas traslacionales Deslizamientos superficiales (creep) Foto 3: Deslizamiento producido por la saturación del suelo. Además puede observarse la inclinación de los árboles respecto de la vertical, lo que hace pensar que se está ante la presencia de creep. 4
Movimiento del cuerpo del talud Forma de falla Forma lenta Forma rápida Con provocación Sin provocación 5
ESTABILIDAD DE TALUDES Causas: Excavaciones Socavaciones Desintegración de la estructura del suelo (micro fisuras) Aumento de la presión de poros Licuefacción del suelo Etc. La falla es consecuencia de una o más causas aisladas o combinadas Ejemplo 1 6
Ejemplo 2 Ejemplo 3: Saturación del Suelo 7
Ejemplo 4 Ejemplo 5 8
Ejemplo 6 Construcción sobre Rellenos, mal estabilizados Ejemplo 7 Descenso del nivel del agua 9
Ejemplo 8 Loess afectado por las lluvias Ejemplo 9 10
Partes de un talud Cresta del Talud Pie del Talud Forma de falla de un talud Formación de grietas de tracción Rotura a lo largo de una superficie de deslizamiento 11
Forma de falla de un talud Forma de falla de un talud 12
Forma de falla de un talud Formación de grietas de tracción Rotura a lo largo de una superficie de deslizamiento PIE DE TALUD LOCAL O DE TALUD GRIETAS DE TRACCIÓN BASE Propósito del cálculo de la estabilidad Cálculo de la resistencia media al corte de los suelos a partir de deslizamientos producidos Determinación de la estabilidad de taludes mediante la estimación de un coeficiente de seguridad F 13
Taludes en arena sin cohesión β F = tg tg φ β Taludes en suelos cohesivos homogéneos Hc = 4 c γ h Hc altura crítica C cohesión γ h peso especifico Cálculo de la resistencia media al corte de los suelos a partir de deslizamientos producidos Mediciones en el terreno Perforaciones Replanteo de la sup. de deslizamiento O r e d perforaciones 14
Cálculo de la resistencia media al corte de los suelos a partir de deslizamientos producidos r l 2 O l 1 e d W 2 W 1 s W l W W1 l1 = W2 l2 + s r de s 1 1 r de l = 2 2 Determinación de la estabilidad de taludes mediante la estimación de un coeficiente de seguridad F Cuando se investiga la estabilidad de un talud, es necesario determinar: Posición del círculo crítico Mínimo coeficiente de seguridad F F = Resist. al corte del suelo a lo largo de la sup deslizamiento Fuerzas que tienden a producirlo F debe ser el mínimo 15
Método de las fajas o dovelas Se aplica a: Cualquier topografía de la superficie Cualquier tipo de suelo c 0, φ 0 Perfil estratificado, materiales, estratos Con o sin presencia de napa freática Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático Resistencia al Corte, τ = c + σ tgφ, presiones totales Se propone un círculo tentativo Se divide la masa de suelos en fajas O r e d 16
Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático Se divide la masa de suelos en fajas r O e d Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático O r e d 17
Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático Las fuerzas actuantes deben estar en equilibrio Las fuerzas actuantes en cada dovela deben estar en equilibrio O b b r e T n+1 Fs sobre una dovela d s E n+1 W T n S E n P Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático W= Peso Propio = Volumen * peso específico (γ) T, E = fuerzas tangenciales y normales entre dovelas S = fuerza de corte en la superficie de falla P = fuerza normal a la superficie de falla b T n+1 E n+1 E n W S T n l P 18
d Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático O r b s b W e El conjunto de la toda la masa debe estar en equilibrio r Wsen = r S Si s es la resistencia unitaria al corte a lo largo de l, resulta T n+1 E n+1 W S T n E n S = s l F = s F b cos l P Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático d T n+1 O r b s b e r r Wsen = r S S = s l F = s F Wsen = r F b cos sb cos E n+1 W l S T n P E n F = sb cos Wsen 19
Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático d T n+1 E n+1 O r b W s l S b T n P E n e La resistencia unitaria al corte s está determinada por la ecuación s = c + p tan φ W = S sen + P cos P Pcos W S p = = = sen l b b b W S s = c + sen tanφ b b W s s = c + tan tanφ b F Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático W W s c + tan φ s = c + tan tanφ s = b b F tan φ tan 1 + F F = F sb cos Wsen ( cb+ Wtanφ) m Wsen = m tan tanφ = 1+ cos F la ecuación debe resolverse por aproximaciones sucesivas en las cuales se adopta un valor F = F1 20
Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático ( cb+ Wtanφ) tan tanφ m F = m = 1+ cos F Wsen 1.6 tanφ F 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 m -40-20 0 20 40 [Grados] Figura 9: Ábaco para evaluar el coeficiente m 0.0 Método de las fajas o dovelas Sin nivel freático Dobela Nº 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 tan φ c tan cos sen W W. sen c.b+w.tgφ F1 m 9 / 11 Σ= 8 Σ= 9 Σ= 12 F1 = Σ 9 / Σ 8 F= Σ 12 / Σ 8 F1 = F? 21
Método de las fajas o dovelas Método de las fajas o dovelas F mínimo R 1 R2 22
Método de las fajas o dovelas Softwares de cálculo: 1 - Programa Stb-2001 2 - Programa Geo Slope 23