ESTABILIDAD DE TALUDES

Definicin y Tipos de taludes

Tipos de falla

Clculo de estabilidad. Parmetros a utilizarse

Estabilidad al Deslizamiento Superficial

Estabilidad al Deslizamiento Circular. Mtodo Sueco

Estabilidad al Deslizamiento Circular. Mtodo delCrculo de Friccin. bacos de Taylor

Verificacin de la estabilidad para distintos estadosEstabilidad deTaludes

Taludes: Cualquier superficie inclinada respecto a la horizontal permanente

Taludes: Suelo Roca

Taludes: Naturales Artificiales: Cortes Terraplenes

Estabilidad de Taludes

Para determinar la estabilidad de una masa de suelo debemos determinar su coeficiente de seguridad al deslizamiento. Al existir un coeficiente de seguridad igual a 1, se produce el deslizamiento del talud.

Debemos comparar la colaboracin de esfuerzos que tienden a producir el deslizamiento (esfuerzos motores) con aquellos que tienden a evitarlo (esfuerzos resistentes) se debe definir la superficie de fallaTipos de Fallas de Taludes

Varnes (1978)

Cadas (Falls) Vuelco (Topple) Deslizamiento (Slides) Escurrimiento (Spread) Flujo (Flow)

Deslizamientos:

Superficiales Rotacionales TraslacionalesTipos de Deslizamientos Rotacionales

A partir de observaciones: En general se toma superficie de falla circular

Material mas resistenteFalla Profunda o de Base

Falla de Pie

Falla de LocalFormacin de la superficie de falla y falla progresiva

Clculo de Estabilidad de Taludes

Parmetros de Resistencia al Corte a ser usados: Arenas: Arcillas: Anlisis a Corto Plazo (Final de la Obra): Su Anlisis a Largo Plazo: c;

Situaciones en Arcillas: Terrapln sobre arcilla normalmente consolidada Excavacin en arcilla sobreconsolidada

Terrapln sobre arcilla normalmente consolidada

Clculo de Estabilidad de Taludes

Excavacin en arcilla sobreconsolidada

Estabilidad al Deslizamiento Superficial

Arena seca Superficie de falla plana y paralela al talud Masa que desliza de pequeo espesor Tensiones en caras verticales iguales y opuestas

Equilibrio de fuerzas

a

T W sen i ;

N W cos i

; W

i W d d a d

FS

N tan

W cos i tan T NW sen i

W sen i

FS

tan i tan i

mx

Si se moviliza toda la resistencia al corte (FS = 1), el talud ser estable si i = . Donde i es el ngulo de reposo

Estabilidad al Deslizamiento Superficial

Arena sumergida Superficie de falla plana y paralela al talud Masa que desliza es de pequeo espesor No existe flujo de agua en el interior

Talud sumergidoa

T W '

sen i ;

'

N'

'

W ' cos i

; W '

'

a d

i W da.d.wT N

FS

N tan

W cos i tan W ' sen i

W ' sen i

FS

tan i tan i

mx

En general:

FS

tan tan i

El talud es estable para i <

El ngulo de friccin para el cual comienza el deslizamiento est relacionado con el mx (dependiendo de su e inicial). Si el material queda suelto, = cv.

Obs.: Flujo de agua reduce estabilidad del talud

Condicin no drenada (Fellenius)

Estabilidad al Deslizamiento Circular Mtodo Sueco

Suelo uniforme:

Determinar el centro

FS

M resistente M motor

Su .R.lW .d

para el menor F.S.

O

Si se tiene estratificacin:

Fuerzas MotorasR

FS

M resistente M motor

R. Sui .li dWi .di

HG WSu

Fuerzas Resistentes

Mtodo de las dovelas simplificado (Fellenius)

O Dovela (i)

R Xi+1Xii+1H iEi

Wi

li

i

Ei+1Resultante de fuerzas laterales nula en direccin normal al arco de deslizamiento

i

Wi.cos Segn Mohr-Coulomb:

c .tan Wi

FS

M resistente M motor

i .li Wi .seni

c.L tan i .li Wi .seni

Wi.sen

Estabilidad al Deslizamiento Circular - Mtodo delCrculo de Friccin (Taylor, 1937)

Crculo de Friccin

R O R = r.sen d

r

c ' FS

tan

FS

rr

rc = r. L/L

L d W RF L

R Rc N F

N

Suponiendo r = r quedan 3 incgnitas que pueden determinarse a partir de las ecuaciones de equilibrio El FS calculado a partir de esta hiptesis constituye un lmite inferior El lmite superior de FS se obtiene suponiendo esfuerzos efectivos concentrados nicamente en los extremos del crculo de falla (Frlich, 1955) En un talud real los esfuerzos normales estarn distribuidossobre el arco de falla de forma desconocida

Se tienen dos FS:

FSc

C Ce

c L R c

; FS

tan tan d

La solucin correcta es la que hace:

FSc

FS

FSMtodo del Crculo de Friccinbacos de Taylor para suelo homogneo saturado (1948)

Solucin particular del Mtodo del Crculo de Friccin parael crculo de falla crtico en suelos homogneos saturados(Taylor, 1948)

Distribucin de esfuerzos normales distribuidos de formasimilar a una semionda sinusoidal Se define el Coeficiente de Estabilidad (m):

m cFS.H.

Para suelo homogneo existen tres variables: m, y bacos para la determinacin de crculos de falla crticos sin necesidad de tanteos En un suelo homogneo con crculo crtico de base una vertical tangente al crculo de friccin pasa por el punto medio del taludConsideraciones Generales

Son considerados nicamente las tensiones en una seccin vertical nica del talud (no se considera el aspecto tridimensional)

Existen mtodos que consideran parcial o totalmente las fuerzas entre dovelas (Bishop, Jambu, Spencer)

Existen otros mtodos que permiten considerar distintos tipos de superficies de falla (mtodo de la cua, espiral logartmica, etc.)

Los mtodos de dovelas simplificados dan coeficientes de seguridad con un intervalo de confianza de 10% respecto a los parmetros de resistencia supuestos. Es fundamental la eleccin de los parmetros resistentes.

En arcillas fisuradas (sobreconsolidadas) el empleo de los parmetros de resistencia mxima puede dar lugar a estimaciones poco seguras. Asociado con la falla progresiva.Verificacin de la estabilidad para distintos estados

Otros casos a considerar: largo plazo con flujo en rgimen establecido (redes de flujo), vaciado rpido (elevadas presiones neutras)

Verificar la fundacin de presas o terraplenes sobre suelos blandos

Se pueden ajustar los parmetros considerados en un proyecto a partir de la observacin del comportamiento de terraplenes de prueba debidamente instrumentados (monitoreo de deformaciones y presiones neutras)

Eleccin del mtodo de clculo

CasoMtodoObservaciones

Final de la construccin con suelo saturado; periodo de construccin corto respecto al de consolidacin

Clculo con Su (=0) Resistencia no drenadaEl mtodo c, permite comprobaciones mediante las presiones neutrasreales

Estabilidad a largo plazoMtodo c, con presiones neutras deducidas de las condiciones de equilibrio del agua fretica

Estabilidad en fases intermedias

Mtodo c, con presiones neutras estimadas

Las presiones neutras reales deben determinarse en sitio