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GEOLOGIA Y GEOTECNIA2010
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
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TIPOS DE TALUDNaturales (laderas)
TIPOS DE TALUDArtificiales
(desmontes yterraplenes)
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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
0
1
2
3
4
0 1 2 3 4
Esfuerzo normal (σ)
Esfu
erzo
cor
tant
e (
)
Criterio Mohr -Coulomb
c
φ
στ
τ
στ
τ
σστ
τ
τ
τ φ⋅σ+=τ tgc
4
Los tipos de fallas más comunes
en taludes son:
• Deslizamientos superficiales (creep)
• Movimiento del cuerpo del talud
• Flujos
Forma de falla
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 árbolesrespecto de la vertical, lo que hace pensar que se está ante la presencia de creep.
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Movimiento del cuerpo del talud
•Forma lenta
•Forma rápida
•Con provocación
•Sin provocación
Forma de falla
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ESTABILIDAD DE TALUDESCausas:
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
7
Ejemplo 2
Ejemplo 3: Saturación del SueloSaturación del Suelo
8
Ejemplo 4
Ejemplo 5
9
Construcción sobre Rellenos, mal estabilizadosConstrucción sobre Rellenos, mal estabilizados
Ejemplo 6
Ejemplo 7 Descenso del nivel del agua
10
Ejemplo 8 Loess afectado por las lluvias
Ejemplo 9
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Pie del Talud
Cresta del Talud
Partes de un talud
• Formación de grietas de tracción
• Rotura a lo largo de una superficie de deslizamiento
Forma de falla de un talud
12
Forma de falla de un talud
Forma de falla de un talud
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• Formación de grietas de tracción
• Rotura a lo largo de una superficie de deslizamiento
LOCAL O DE TALUD
PIE DE TALUD
BASE
GRIETAS DE TRACCIÓN
Forma de falla de un talud
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”
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Taludes en arena sin cohesión
Taludes en suelos cohesivos homogéneos
βφ
=tgtgF
β
h
c4Hcγ⋅
=Hc altura crítica
C cohesión
γh 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
r
Oe
dperforaciones
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Cálculo de la resistencia media al corte de los suelos a partir de deslizamientos producidos
W1W2
l1l2
s
r
O
e
d
derslWlW ⋅⋅+⋅=⋅ 2211 derlWlWs
⋅⋅−⋅
= 2211
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”
Resist. al corte del suelo a lo largo de la sup deslizamiento
Fuerzas que tienden a producirloF =
F debe ser el mínimo
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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 dovelasSin nivel freático
r
O
e
d
• Resistencia al Corte, τ = c + σ tgφ , presiones totales
• Se propone un círculo tentativo
• Se divide la masa de suelos en fajas
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Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
•Se divide la masa de suelos en fajas
r
O
e
d
Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
r
O
e
d α
α
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Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
• Las fuerzas actuantes deben estar en equilibrio
•Las fuerzas actuantes en cada dovela deben estar en equilibrio
b
P
S
EnEn+1
Tn
Tn+1
W
Fs sobre
una dovelarO
e
d α
αb
s
Método de las fajas o dovelasSin 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 fallab
P
S
EnEn+1
Tn
Tn+1
W
lα
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Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
• El conjunto de la toda la masa debe estar en equilibrio
b
P
S
EnEn+1
Tn
Tn+1
W
lα
∑∑ = SrWsenr α
rO
e
d α
αb
s •Si s es la resistencia unitaria al corte a lo largo de l, resulta
α==
cosb
Fsl
FsS
W
Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
b
P
S
EnEn+1
Tn
Tn+1
W
lα
∑∑ = SrWsenr αr
Oe
d α
αb
sα
==cos
bFsl
FsS
∑∑ α=α
cossb
FrWsenr
∑∑
αα=
Wsencos
sb
F
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Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
b
P
S
EnEn+1
Tn
Tn+1
W
lα
rO
e
d α
αb
s
• La resistencia unitaria al corte s está determinada por la ecuación
φ+= tanpcs
α−=α
== senbS
bW
bcosP
lPp
φ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ α−+= tansen
bS
bWcs
α∗+α∗= cosPsenSW
φ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ α−+= tantan
Fs
bWcs
Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
φ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ α−+= tantan
Fs
bWcs
Ftantan1
tanbWc
sαφ
+
φ+=
α⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ φα
+=α cosFtantan1m
∑∑
αα=
Wsencos
sb
F
( )
∑∑
α
φ+
= α
Wsenm
tanWcb
F
la ecuación debe resolverse por aproximaciones sucesivas en las cuales se adopta un valor F = F1
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Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
α⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ φα
+=α cosFtantan1m
( )
∑∑
α
φ+
= α
Wsenm
tanWcb
F
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
-40 -20 0 20 40α [Grados]
mα
1.0
0.80.60.4
0.20.0
Figura 9: Ábaco para evaluar el coeficiente mα
Ftanφ
Método de las fajas o dovelasSin nivel freático
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12Dobela
Nº α tan φ c tan α cos α sen α W W. sen α c.b+W.tgφ F1 mα 9 / 11
123
Σ= 8 Σ= 9 Σ= 12
F1 = Σ 9 / Σ 8 F= Σ 12 / Σ 8
¿ F1 = F ?
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Método de las fajas o dovelas
Método de las fajas o dovelas
R 1
R2
F mínimo
23
Método de las fajas o dovelas
Softwares de cálculo:
1 - Programa Stb-2001
2 - Programa Geo Slope