3. Estabilidad de Taludes

ESTABILIDAD DE TAUDES

Universidad de la Salle

Facultad de Ingeniería Civil

DESLIZAMIENTOS

Ing. Martin Riascos

DESLIZAMIENTOS

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

TALUD / LADERA

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

(Jaime Suarez 2009)

PARTES DE UN DESLIZAMIENTO

DESLIZAMIENTOS

VOLUMEN DE DESPLAZAMIENTO

Volumen se mide en metros cúbicos

después de la falla.

Factor de expansiones comúnmente

entre 1.25 y 1.35.

El volumen es importante para detectar

el riesgo y amenaza de flujos y avalanchas

(Jaime Suarez 2009)

DESLIZAMIENTOS

ANGULO DE DESPLAZAMIENTO

Angulo determina el volumen de material

de un flujo y su velocidad

Menor α volumen mayor y velocidad

menor

La velocidad también depende de la zona

de desprendimiento y la longitud de

recorrido

(Jaime Suarez 2009)

CLASIFICACION DE MOVIMIENTOS


CAIDO

Desprendimiento y caída de material de

talud

Desplazamiento producido por caída

libre a saltos o rodando.

Abarca desde partículas de suelo hasta

bloques de varios metros cúbicos

(Jaime Suarez 2009)


CAIDOS

Velocidad

La velocidad aumenta con la caida.

𝑉 = 2𝑔ℎ

Procesos que lo forman

Erosión diferencial

Presión de tierra en juntas

Presión hidrostática

Fracturación por explosivos

Cuerpo de agua

(Jaime Suarez 2009)


CAIDOS

(Jaime Suarez 2009)


INCLINACION O VOLCAMIENTO

Rotación hacia delante de una unidad

Centro de giro por debajo centro de

gravedad

Abarca de pequeños a grandes

volúmenes.

Buzamiento y estratificación definen el

proceso.

Son lentas al principio y aumentan la

velocidad con el tiempo

(Jaime Suarez 2009)



Modos de volcamiento, (tres tipos)

Volcamiento a flexión

Volcamiento en V invertida.

Flexión en bloque

Proceso falla al volcamiento

(Jaime Suarez 2009)


REPTACION (“CREEP”)

Movimientos suelo subsuperficial desde

muy lentos a extremadamente lentos.

No hay superficie de falla definida.

Puede preceder a movimientos mas

rápidos.

Atribuye a cambios de humedad en

suelos finos y blandos.

(Jaime Suarez 2009)



Monitoreo mediante inclinómetros.

En las rocas el movimiento es

extremamene lento formando un

levantamiento.

La soliflucción es un tipo especial de

creep donde ocurre congelación.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS EN MASA

Deslizamiento a lo largo de una o varias

superficies.

Puede ser progresivo (no se inicia a lo

largo de su superficie de falla).

Deslizamientos rotacionales

Deslizamientos traslacionales

Deslizamientos compuestos

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS EN MASA

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTO ROTACIONAL

Superficie de falla cóncava hacia arriba.

Movimiento rotacional al eje paralelo a la

superficie.

Centro de giro por encima.

El tipo de deslizamiento mas estudiado

en la literatura.

(Jaime Suarez 2009)



Superficie de falla es curva en algunos

casos circular (zonas de meteorización

muy profundas).

La mayoría se forman en superficie en

forma de cuchara

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS TRASLACIONALES

La masa se desliza hacia afuera o hacia

abajo, en superficie plana.

Relación Dr/Lr menor a 0.1.

En pendientes fuertes puede convertirse

en flujo.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTO TRASLACIONAL


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS

Incluyen patrones de deslizamiento

rotacional y traslacional.

Pueden presentarse como hundimientos

o como extensiones laterales.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Extensión lateral

Componentes laterales en taludes baja

pendiente.

Suelos finos sensitivos sobre masas de

roca.

Rata extremadamente baja.

Movimientos sin superficie basal definida.

Movimiento fracturas y extensión de roca.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Hundimientos

Son movimientos verticales de masas de

suelos.

“Sagging” : Deformaciones geologicas

producidas por la gravedad.

“Skinholes”: Hundimiento del terreno

producidas por el agua formación de

cavernas.

(Jaime Suarez 2009)


DESLIZAMIENTOS COMPUESTOS Hundimientos

Son movimientos verticales de masas de

suelos.

Hundimientos confinados por cambio de

presiones de poros: obedecen a la

reacomodación interna de partículas.

Hundimiento de terraplenes: Asociado a

procesos de compactación, confinamiento o

asentamiento co-sísmico.

(Jaime Suarez 2009)


FLUJOS

Relacionada con los siguientes factores.

Lluvias.

Deshielo de nevados.

Sísmos.

Alteración de los suelos sensitivos.

Deslizamientos en zonas de alta pendiente.

(Jaime Suarez 2009)


FLUJOS Velocidad

(Jaime Suarez 2009)


FLUJOS Flujos de rocas

(Jaime Suarez 2009)

Inicialmente se presenta como caídos o

deslizamientos.

Pendiente de los flujos es superior a 20%

Común en rocas ígneas, metamórficas

fracturadas, rocas sedimentarias (mayor

magnitud).

Frecuencia en zonas tropicales de alta

montaña


FLUJOS Flujos de residuos (detritos)

(Jaime Suarez 2009)

Movimientos rápidos –extremadamente

rápidos.

Material grueso con menos del 50% de

finos.

Se inicia a velocidades moderadas y

aumenta a medida que desciende.

Se activa por las lluvias.


FLUJOS DE LODO

Se habla de viscosidad.

Velocidades muy altas.

Compuesta por tres unidades

morfológicas:

Un camino

Canal de flujo

Zona de acumulación

(Jaime Suarez 2009)

CLASIFICACION

DE MOVIMIENTOS

FLUJOS DE LODO

DENSIDAD

Mayor a 80% - Flujo

detritos

Entre 40% – 80% Flujo

hiper-concentrado de

detritos.

Menor a 25% flujo de

agua

(Jaime Suarez 2009)


AVALANCHAS

Grandes velocidades (pueden alcanzar

mas de 50m/s).

El flujo desciende en forma de ríos.

Relacionados con las lluvias, deshielo de

nevados o movimientos sísmicos y

ausencia de vegetación.

Lahares tipo especial de avalancha,

generado por deshielo rápido de nevados

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACION DE MOVIMIENTOS


SECUENCIA ESTILO

(Jaime Suarez 2009)


ESTADO DE ACTIVIDAD

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACIÓN DE

MOVIMIENTOS

VELOCIDAD

Tiene gran influencia sobre el poder

destructivo de un deslizamiento.

Permite monitorear el desarrollo del

proceso.

(Jaime Suarez 2009)


TAMAÑO

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACION DE

MOVIMIENTOS

TAMAÑO

* Área inundada o cubierta por sedimentos

- Lodos o residuos - Bloques de

roca

* Caudal pico: sección transversal mayor a

lo largo del canal de descarga y la máxima

velocidad estimada del flujo que pasa por

esta sección

(Jaime Suarez 2009)

CARACTERIZACION DE

MOVIMIENTOS

(Jaime Suarez 2009)


(Jaime Suarez 2009)

CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES

PRUEBAS DE LABORATORIO

Compresión inconfinada

http://civilgeeks.com/wp-content/uploads/2011/04/ASTM-D-2166-66-en-espa%C3%B1ol.jpg


Compresión inconfinada

(Braja M. Das 2001)


Corte directo

http://www.proetisa.com/fotos/productos/1f_1085g.jpg


Corte directo

http://www.alcalageotecnia.es/imagenes/interfaz/estudios_9.jpg


Corte directo

(Braja M. Das 2001)


Corte directo

(Peter Berry 1993)


Triaxial

Tipos de pruebas

Prueba consolidada drenada (CD)

Prueba consolidada no drenada (CU)

Prueba no consolidada no drenada (UU

(Peter Berry 1993)


http://jorgemartinezlarios.com/wp-content/uploads/2013/03/ensayos-triaxiales-en-suelos.jpg


Prueba no consolidada no drenada Prueba triaxial

Esfuerzo efectivo principal mayor:

𝜎3 + ∆𝜎𝑓= 𝜎1

Esfuerzo efectivo principal menor:

𝜎3

(Braja M. Das 2001)


Prueba no consolidada no drenada

(Braja M. Das 2001)


Prueba no consolidada no drenada No permite el drenaje de las muestras

durante la totalidad de ensayos.

Rápido y relativamente económico.

Confiabilidad depende de la muestra.

Utilizado para estabilidad de

terraplenes

Ensayos realizados sobre muestras

extraídas en situ.

Si el grado de saturación es del 100% Φ

= 0.

No es recomendable para suelos

granulares saturados


Prueba consolidada no drenada Prueba triaxial

Esfuerzo total principal mayor: 𝜎3 +∆𝜎𝑓= 𝜎1

Esfuerzo total principal menor: 𝜎3


(𝜎3 + ∆𝜎𝑓) − 𝜇𝑓 = 𝜎1′


𝜎3 − 𝜇𝑓 = 𝜎3′

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada no drenada Prueba triaxial

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada no drenada Ensayo muy rápido con varias

muestras .Permite determinar la

resistencia al corte para un rango de

presiones de consolidación.

Si se miden las presiones intersticiales

se puede determinar los parámetros

en esfuerzos efectivos.

Resultados muy aplicados para

construcción en etapas.

Utilizado para construcción de presas.

Se obtiene un valor de CU con presión

de poros (CU).


Prueba consolidada drenada Prueba triaxial


𝜎3 + ∆𝜎𝑓= 𝜎1 = 𝜎1′


𝜎3 = 𝜎3′

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada drenada Prueba triaxial

(Braja M. Das 2001)


Prueba consolidada drenada Ensayo muy lento para determinar la

resistencia al corte para un rango de

presiones de consolidación.

La muestra es consolidada, utilizado

para evaluar la resistencia a largo

plazo

Resultados muy aplicados para la

estabilidad de taludes en corte

Es el más utilizado.

La velocidad de ensayo no debe generar

presiones intersticiales


PARAMETROS

(Peter L Berry et all 1993)

• Parámetros de Resistencia al Corte a ser usados:

• Arenas: f

• Arcillas:

• Análisis a Corto Plazo (Final de la Obra): Su

• Análisis a Largo Plazo: c; f


METODOS DE CALCULO

(Peter L Berry et all 1993)

Métodos de cálculo

Métodos de equilibrio límite

Extractos Rotura plana Rotura por

cuña

Cuña Simple Cuña Doble Cuña Triple

Aproximados

Tabla de Taylor Tabla de Jambú

No exactos

Método de estabilidad

global

Espiral logarítmica

Arco circular

Métodos de dovelas

Aproximados Jambú,

Fellenius, Bishop

simplificado

Prcisos Morgenstem-

Price.

Spencer Bishop riguroso

Métodos de equilibrio límite

Elementos Finitos

Diferencias Finitas.

Elementos discretos

Elementos de borde

ESTABILIDAD DE TALUDES


ANALISIS DEL LIMITE DE EQUILIBRIO

A lo largo de una superficie supuesta de posible falla:

𝐹𝑆 =Resistencia al corte

Esfuerzo al cortante

En superficies circulares donde existe un centro de giro y momentos resistentes y actuantes:

𝐹𝑆 =Momento resistente

Momento actuante


METODO DE TAYLOR

Para suelos φ = 0 Factor de seguridad se obtiene

mediante.

Donde:

No = Número de estabilidad

c = Cohesión

γ = Peso unitario del suelo

H = Altura del talud


METODO DE JANBU


METODO DE JANBU

Para suelos φ > 0

Factor de seguridad se obtiene

mediante.

Donde:

Ncf y Pd son los obtenidos en la gráfica y

c es la cohesión promedio


METODO DE JANBU

Para suelos φ > 0


METODO DE JANBU

Corrección Sobrecarga


METODO DE JANBU

Corrección Sumergencia


METODO DE JANBU

Corrección Grietas Tensión


METODO DE JANBU

Corrección Grietas Tensión

con 𝝁


METODO DE TALUD INFINITO

Suposiciones:

Suelo isotrópico y homogéneo

Talud infinitamente largo

Superficie de falla paralela al talud .

Para un talud seco y cohesivo.


METODO DE BLOQUE DESLIZANTE

Factor de seguridad

Dónde: Pp: Fuerza pasiva producida por la cuña inferior.

Pa: Fuerza activa producida por la cuña superior.

c'm: Cohesión efectiva del suelo blando en la base del bloque central.

L: Longitud del fondo del bloque central.

W: Peso total del bloque central.

u: Fuerza total de poros en el fondo del bloque central.

Θm: Fricción del suelo en el fondo del bloque.


METODO DE ORDINARIO O DE FELLENIUS

Factor de seguridad

Dónde:

α: Angulo del radio del círculo de falla con la vertical bajo el centroide en cada tajada.

W: Peso total de cada tajada.

u: Presión de poros = γw *hw

b: Ancho de la tajada

C’, φ : Parámetros de resistencia del suelo.


METODO DE BISHOP

Factor de seguridad

Dónde:

b: Ancho de la Dovela

W: Peso de cada dovela

C’,φ: Parámetros de resistencia del suelo.

u: Presión de poros en la base de cada dovela = γ w x h w

α: Angulo del radio y la vertical en cada dovela


METODO DE JANBU

Factor de seguridad

Dónde: b: Ancho de la Dovela

W: Peso de cada dovela

C’,φ: Parámetros de resistencia del suelo.

u: Presión de poros en la base de cada dovela = γ w x h w

α: Angulo del radio y la vertical en cada dovela

Fo: Factor de corrección.


OTROS METODOS

Consultar los siguientes métodos grupos de 3:

Método del Cuerpo de Ingenieros (Sueco Modificado).

Método de Spencer

Método de Morgenstern y Price

Método de Chen y Morgenstern

Método de Sarma

Para los anteriores métodos consultar

En que consisten

Generalidades

Formulación


ANALISIS SÍSMICO

Factores:

Magnitud de la fuerza sísmica.

Disminución de la resistencia a causa de las cargas oscilatorias.

Disminución de la resistencia por aumento de la presión de poros.

Fenómeno de resonancia.

Amplificación de las cargas sísmicas.

Métodos de estudio:

Método seudoestático.

Método del desplazamiento o de las deformaciones, (Newmark, 1965).

Método de la estabilidad después del sismo, (Castro y otros, 1985).

Método de análisis dinámico por elementos finitos. (Finn 1988, Prevost y otros, 1985).


METODOS NUMERICOS

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