ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 …
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ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 VÍA IBAGUÉ - SAN BERNARDO
SANTIAGO RAMÍREZ VALDERRAMA
CAROLINA VISBAL PUENTES
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL IBAGUÉ - TOLIMA
2021
ANÁLISIS DE LA ESTABILIDAD DEL TALUD UBICADO AL K2+000 VÍA IBAGUÉ - SAN BERNARDO
SANTIAGO RAMÍREZ VALDERRAMA ANDREA CAROLINA VISBAL PUENTES
Trabajo presentado como requisito parcial para optar al título profesional de
Ingeniero Civil
Humberto González Mosquera Ingeniero Civil. M. Sc.
Oscar Hernán Cardona García
Ingeniero Civil.
UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA CIVIL
IBAGUÉ - TOLIMA 2021
Nota de aceptación: ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ ____________________________ Firma del jurado 1 ____________________________ Firma del jurado 2 Ibagué, 05 de febrero de 2021
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DEDICATORIA
Es mi deseo como sencillo gesto de agradecimiento dedicarles mi trabajo de grado principalmente a mis padres Javier Ramírez Polanía y Elena Valderrama Cabrera quienes han sido muy importantes en mi formación como profesional, por brindarme la confianza, consejos, oportunidad y recursos para lograrlo, a mi hijo Samuel Ramírez Carvajal quien va a ser la persona encargada de que yo luche día a día para brindarle de mí, la mejor versión; a mis hermanos y toda mi familia por sus buenas palabras de ánimo para hacer que este sueño se hiciera realidad, a mis amigos con los que compartí durante mi desarrollo profesional de todo corazón mil gracias.
Santiago Ramírez Valderrama
Mi modalidad de grado principalmente es dedicada, con mucho amor, a mis padres José Ignacio Visbal Guifo y Yeni Puentes García, quienes han sido los pilares fundamentales para llevar a cabo tan importante logro, por su confianza, dedicación y apoyo que me brindaron para no desistir tras años de lucha para culminar mi carrera profesional. A mi hijo Thomas Amézquita Visbal, quien es mi más grande motivación para ser una mejor persona tanto en lo personal como en lo profesional y de esta forma ser su motivación y apoyo para alcanzar las metas que se proponga a lo largo de su vida. A mi hermano Jorge Ignacio Visbal Puentes, por ser mi ejemplo para seguir y mostrarme siempre el camino hacia la superación. A mi familia y amigos por estar siempre en el transcurso de este proceso que de una u otra forma me apoyaron con sus palabras de ánimo para llegar a la meta deseada. Gracias.
Andrea Carolina Visbal Puentes
AGRADECIMIENTOS
Los autores expresan sus agradecimientos a: Al ingeniero Humberto González Mosquera, director del proyecto, por la orientación y apoyo para llevar a cabo nuestro trabajo de grado. Al ingeniero Oscar Hernán Cardona García, asesor metodológico, por el apoyo brindado durante la elaboración del proyecto. Al ingeniero Julián Andrés Pulecio Díaz, por la orientación en el transcurso del proyecto y su experiencia en modelados computacionales del mismo. Al ingeniero Pedro Julián Gallego Quintana, por la orientación como profesional y experiencia en geotecnia.
CONTENIDO
pág.
GLOSARIO ........................................................................................................... 13
RESUMEN............................................................................................................ 14
INTRODUCCIÓN .................................................................................................. 15
1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA .................................................................... 16
2. JUSTIFICACIÓN .............................................................................................. 17
3. OBJETIVOS ..................................................................................................... 18
3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................... 18
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................... 18
4. MARCO DE REFERENCIA .............................................................................. 19
4.1. MARCO TEÓRICO ........................................................................................ 19
4.1.1. Nomenclatura y clasificación de los movimientos. ...................................... 19
4.1.2. Talud........................................................................................................... 19
4.2. MARCO GEOGRÁFICO Y GEOLÓGICO ...................................................... 31
4.3. MARCO NORMATIVO ................................................................................... 32
5. METODOLOGÍA ............................................................................................... 33
6. RESULTADOS ................................................................................................. 34
6.1 ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................................... 34
6.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) ................ 34
6.1.2. Determinación de tamaños de las partículas de los suelos. INV E – 123. ... 34
6.1.3. Determinación del límite liquido de los suelos. INV E – 125. ....................... 35
6.1.4. Límite plástico e índice de plasticidad de los suelos. INV E – 126. ............. 36
6.1.5. Determinación de la gravedad específica de sólidos................................... 36
6.1.6. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. ........................ 37
6.1.7. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). .............. 38
6.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. ........................................................... 38
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS .......................................................................... 43
7.1 ENSAYOS DE LABORATORIO ................................................................... 43
7.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) ................ 43
7
7.1.2. Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos. .................. 43
7.1.3. Determinación del límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad ....... 48
7.1.4. Determinación de la gravedad específica de las partículas sólidas ............. 53
7.1.5. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. ......................... 55
7.1.5. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). .............. 61
7.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. ........................................................... 70
7.3 MODELO MATEMÁTICO ............................................................................. 73
8. CONCLUSIONES ............................................................................................. 86
9. RECOMENDACIONES..................................................................................... 87
10. ANEXOS ......................................................................................................... 92
LISTA DE TABLAS
pág.
Tabla 1. Elementos fundamentales para tener en cuenta en la elaboración de
modelos conceptuales de deslizamientos. ............................................................ 26
Tabla 2. Metodologías utilizadas en la modelación de taludes. ............................. 30
Tabla 3. Cartera del levantamiento topográfico, 1-3.............................................. 39
Tabla 4. Cartera del levantamiento topográfico, 2-3.............................................. 40
Tabla 5. Cartera del levantamiento topográfico, 3-3.............................................. 41
Tabla 6. Resultados de la humedad natural. ......................................................... 43
Tabla 7. Granulometría de la corona del talud. ..................................................... 44
Tabla 8. Granulometría del cuerpo del talud. ........................................................ 46
Tabla 9. Granulometría de la pata del talud. ......................................................... 47
Tabla 10. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de la
corona del talud. ................................................................................................... 49
Tabla 11. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad del
cuerpo del talud. ................................................................................................... 51
Tabla 12. Resultado de limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad de la pata
del talud. ............................................................................................................... 52
Tabla 13. Resultado de la gravedad específica de la corona del talud. ................. 53
Tabla 14. Resultado de la gravedad específica del cuerpo del talud. .................... 54
Tabla 15. Resultado de la gravedad específica de la pata del talud. ..................... 54
Tabla 16. Ensayo de consolidación. ..................................................................... 55
Tabla 17. Cálculos del ensayo de consolidación. .................................................. 59
Tabla 18. Cálculo del módulo edométrico. ............................................................ 60
Tabla 19. Ensayo de corte directo condición UU, Corona del talud. ...................... 62
Tabla 20. Parámetros de resistencia de la corona del talud. ................................. 64
Tabla 21. Ensayo de corte directo condición UU, Cuerpo del talud. ...................... 65
Tabla 22. Parámetros de resistencia del cuerpo del talud. .................................... 67
Tabla 23. Ensayo de corte directo condición UU, pata del talud. .......................... 68
Tabla 24. Parámetros de resistencia de la pata del talud. ..................................... 70
Tabla 25. Resumen de los parámetros de resistencia. ......................................... 70
Tabla 26. Propiedades de los materiales .............................................................. 73
Tabla 27. Método de Bishop simplificado, K0+050. .............................................. 74
Tabla 28. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+050. ................. 74
Tabla 29. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+050......................................... 75
Tabla 30. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050. ......... 76
9
Tabla 31. Método de Bishop simplificado, K0+060. .............................................. 77
Tabla 32. Análisis global del método de Bishop simplificaado, K0+060. ............... 78
Tabla 33. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+060......................................... 79
Tabla 34. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060. ......... 80
Tabla 35. Método de Bishop simplificado, K0+070. .............................................. 81
Tabla 36. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+070. ................. 82
Tabla 37. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+070......................................... 83
Tabla 38. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070. ......... 84
LISTA DE FIGURAS pág.
Figura 1. Nomenclatura de taludes y laderas. ....................................................... 19
Figura 2. Nomenclatura de las diferentes partes de un deslizamiento. ................. 20
Figura 3. Dimensiones de los movimientos en masa ............................................ 24
Figura 4. El mecanismo de falla es la explicación técnica de la forma como un talud
estable se convierte en inestable, por la acción del deterioro y los agentes
activadores. .......................................................................................................... 24
Figura 5. Equilibrio o desequilibrio de fuerzas en un talud. ................................... 27
Figura 6. Efecto de deterioro. ............................................................................... 27
Figura 7. Ejemplo de un análisis de estabilidad de taludes. .................................. 29
Figura 8. Métodos de análisis de estabilidad de taludes. ...................................... 31
Figura 9. Sistema estructurante vial de Ibagué. .................................................... 32
Figura 10. Metodología de trabajo del proyecto. ................................................... 33
Figura 11. Muestra ensayo de humedad. .............................................................. 34
Figura 12. Ensayo de granulometría. .................................................................... 35
Figura 13. Ensayo de límite líquido. ...................................................................... 35
Figura 14. Ensayo de límite plástico. .................................................................... 36
Figura 15. Ensayo de gravedad específica. .......................................................... 37
Figura 16. Muestra ensayo de consolidación. ....................................................... 37
Figura 17. Muestras ensayo de corte directo. ....................................................... 38
Figura 18. Superficie a partir de las curvas de nivel del talud. .............................. 42
Figura 19. Curvas de nivel .................................................................................... 71
Figura 20. Perfiles de las secciones, 1-2. ............................................................. 71
Figura 21. Perfiles de las secciones, 2-2. ............................................................. 72
Figura 22. Perfiles de análisis del modelo matemático. ........................................ 72
Figura 23. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+050. ......... 73
Figura 24. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050... 75
Figura 25. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+060. ......... 77
Figura 26. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060... 79
Figura 27. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+070. ......... 81
Figura 28. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070... 83
Figura 29. Análisis global del método de Bishop simplificado, Solución. ............... 85
Figura 30. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, Solución. 85
LISTA DE GRÁFICAS
pág.
Gráfica 1. Curva granulométrica de la corona del talud. ....................................... 45
Gráfica 2. Curva granulométrica del cuerpo del talud. .......................................... 45
Gráfica 3. Curva granulométrica de la pata del talud. ........................................... 48
Gráfica 4. Curva de fluidez de la corona del talud. ................................................ 50
Gráfica 5. Curva de fluidez del cuerpo del talud. ................................................... 50
Gráfica 6. Curva de fluidez de la pata del talud. .................................................... 52
Gráfica 7. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 1. ................................. 56
Gráfica 8. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 2. ................................. 56
Gráfica 9. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 3. ................................. 57
Gráfica 10. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 4. ............................... 57
Gráfica 11. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 5. ............................... 58
Gráfica 12. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 6. ............................... 58
Gráfica 13. Evaluación del esfuerzo de pre-consolidación. ................................... 59
Gráfica 14. Curva edométrica o de compresibilidad. ............................................. 60
Gráfica 15. Esfuerzo cortante versus deformación de la corona del talud. ............ 63
Gráfica 16. Resistencia al corte de la corona del talud. ........................................ 63
Gráfica 17. Esfuerzo cortante versus deformación del cuerpo del talud. ............... 66
Gráfica 18. Resistencia al corte del cuerpo del talud. ........................................... 66
Gráfica 19. Esfuerzo cortante versus deformación de la pata del talud. ................ 69
Gráfica 20. Resistencia al corte de la pata del talud. ............................................ 69
LISTA DE ANEXOS pág.
Anexo A. Perfil estratigráfico de la corona del talud. ............................................. 92
Anexo B. Perfil estratigráfico del cuerpo del talud. ................................................ 93
Anexo C. Perfil estratigráfico de la pata del talud. ................................................. 94
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GLOSARIO
Arena fina: material que pasa el tamiz de 425µm (No. 40) y es retenido en el tamiz de 75µm (No. 200). (Invías, 2013). Arena gruesa: material que pasa el tamiz de 2 mm (No. 10) y es retenido en el tamiz de 425µm (No. 40). (Invías, 2013). Carta de plasticidad: gráfica utilizada para diferenciar la fracción fina de los suelos a partir de su límite líquido (LL) y de su índice de plasticidad (IP). (Invías, 2013) Coluvión: depósito de materiales transportados por la acción de diferentes mecanismos como la gravedad, el agua y el viento, o una combinación de ellos. Deformación axial: cambio en la dimensión axial de la muestra que se puede expresar en términos de longitud, altura del espécimen, deformación unitaria o relación de vacíos. (Invías, 2013). Grava: material que pasa el tamiz de 75 mm (3”) y es retenido en el tamiz de 2 mm (No. 10). (Invías, 2013). Limo y arcilla combinados: material que pasa el tamiz de 75µm (No. 200). El término “limoso” se aplica al material fino cuyo índice plástico sea 10 o menos y el término “arcilloso” al material con índice plástico mayor de 10. (Invías, 2013). Peso específico de partículas: es el valor medio de los correspondientes a las diversas partículas. Se determina en laboratorio midiendo el volumen que ocupa una muestra de partículas (seca y desintegrada, y de peso conocido) por desplazamiento de un volumen de líquido en un recipiente lleno de agua y previamente pesado (picnómetro). (González de Vallejo, Ferre, Ortuño, & Oteo, 2002).
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RESUMEN En este proyecto se evaluaron las condiciones mecánicas y físicas del suelo, con sus características geológicas, del talud de la vía Ibagué – San Bernardo en el kilómetro 2. El talud tiene como fuerza externa una vía en la pata y ya presentó un deslizamiento. Brindar una solución a la inestabilidad permitiendo aplicar los conocimientos adquiridos en el seminario de profundización. Se realizó en análisis por medio del software Slide, por el método de dovelas, se evaluó por método aproximado con Bishop simplificado y preciso por medio del método de GLE/ Morgenstern-Price, donde arroja los factores de seguridad (FS). Palabras claves: estabilidad de talud, ángulo de resistencia interna, cohesión.
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INTRODUCCIÓN La actividad geotécnica es muy antigua, como lo ha sido la construcción de obras, estructuras y monumentos. Nunca ha sido una consideración disuasoria el desconocer en profundidad las bases mecánicas teóricas del comportamiento de los materiales geológicos o los modelos matemáticos que pudieran “representar” la obra en cuestión. El proyecto geotécnico debería de cumplir dos requisitos fundamentales: asegurar la estabilidad de la obra, y conseguir que las deformaciones o movimientos en servicio fueran aceptables. (Pérez De Ágreda, 2005). Los movimientos ocurren generalmente a lo largo de las superficies de falla, por caída libre, movimientos en masa, erosión o flujos. Algunos segmentos del talud o ladera pueden moverse hacia abajo mientras otros se mueven hacia arriba. Los fenómenos de inestabilidad incluyen, generalmente, una combinación de procesos erosiónales y denudacionales interrelacionados entre sí y a menudo mezclados. (Suarez J. , 1998). Las propiedades geotécnicas de un suelo, como su distribución granulométrica, plasticidad, compresibilidad y resistencia cortante, se pueden evaluar mediante pruebas de laboratorio adecuadas. Sin embargo, ante ciertas circunstancias, no todos los parámetros necesarios se pueden o se determinan, debido a razones económicas o de otra índole. Al mismo tiempo, debe darse cuenta de que los depósitos naturales de suelos sobre los que se construyen las cimentaciones no son homogéneos en la mayoría de los casos. Así pues, se debe tener una comprensión completa de la geología del área, es decir, el origen y la naturaleza de la estratificación del suelo y también de las condiciones del agua en el subsuelo. (Braja M, 2011).
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1. DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA Los estados anormales de taludes pueden dividirse en deslizamientos y fallas. Sin embargo, éstos no pueden definirse claramente, existiendo muchos estados intermedios que no pueden distinguirse entre ambos. Debido a esto, son llamados algunas veces fallas tipo deslizamiento o deslizamientos tipo falla. Sin embargo, solamente se considerarán aquí casos típicos, clasificando estas fallas desde el punto de vista de las formas de la falla, ya que éstas tienden a ocurrir súbitamente en taludes relativamente empinados y su relación con la geología no es significativa, en comparación con los deslizamientos. Por otro lado, los deslizamientos se clasifican desde el punto de vista de la topografía, geología o forma de movimiento, pero se toman en cuenta especialmente las propiedades de las masas deslizantes con el objeto de seleccionar reconocimientos adecuados y medidas de protección. (Asociación de carreteras del Japón, 1984). Los procesos de remoción en masa (PRM), son causantes de emergencias en Colombia, por lo que su análisis acucioso es de suma importancia en la prevención de este tipo de eventos que afectan a la comunidad, incluyendo a la de Cartagena. El cerro de la Popa es una colina alta cuya altura máxima se aproxima a 150 m en su parte sur cerca al convento de los Agustinos Recoletos. Se dispone elongada hacia el norte con pendiente recta de 5 a 10° que coincide con la pendiente estructural de las calizas de la Formación calcárea Popa. Este cerro posee una serie de estribaciones cercanas dispuestas a lado y lado de la formación principal, entre las que se destacan las lomas del Peyé, del Guerrero (San Fco), del Rosario y del Diamante. Estas estribaciones han sido seleccionadas como sitios críticos, debido a la reactivación de antiguos deslizamientos y/o generación de nuevos movimientos en masa, que han modificado las condiciones de estabilidad. (Aguilar Collazo, 2015). Se realizó un análisis inicial del registro de eventos históricos reportados por diferentes fuentes (UNGDR, SGC, DesInventar, CAR); se realizó un filtro a los datos que estas suministraban, de manera que se identificaran los registros útiles y claros, y que adicionalmente, no se estuviese repitiendo información dentro de las bases sobre un mismo evento; se tiene que los registros reportados en SIMMA y la CAR presentan inconsistencias que reduce la cantidad de datos que pueden ser utilizados dentro del análisis, de manera que solo el 52.0% y 17.3% de la información que dichas fuentes fue utilizada respectivamente. Con base en estos se tiene que para los eventos de movimientos en masa en el municipio de Chiquinquirá es el que presenta la mayor cantidad de eventos. Con base en los datos reportados se tiene que en el año 2011 se presentaron 1390 personas afectadas por deslizamientos, para un total de 278 familias. (Calderón Larrañaga & Soto Calderón, 2016).
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2. JUSTIFICACIÓN Por ello, el análisis de la estabilidad de una ladera o talud natural reviste gran importancia al momento de considerar una futura construcción en su entorno. Conocidos son los casos, a nivel nacional e internacional, de desastres ocurridos y que involucran vidas humanas cuando no se han efectuado los análisis correspondientes, que, dependiendo de sus resultados, permitirían tomar medidas correctivas o de estabilización de taludes. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los métodos de análisis de estabilidad se basan en un planteamiento físico-matemático en el que intervienen las fuerzas estabilizadoras y desestabilizadoras, que actúan sobre el talud y que determinan su comportamiento y condiciones de estabilidad. Se pueden agrupar en dos: métodos determinísticos, dentro de los cuales están los métodos de equilibrio límite y los tenso-deformacionales; y los métodos probabilísticos. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los procesos de remoción en masa (PRM) son causantes de múltiples emergencias en Colombia, por lo tanto, su análisis y estudio acucioso es de suma importancia en la prevención y atención de este tipo de eventos que afectan a la comunidad, incluyendo la de la ciudad de Cartagena. Si bien es cierto que se han hecho grandes esfuerzos para mitigar este tipo de procesos, en la actualidad no es posible predecir con exactitud, la ocurrencia de los mismos, sin embargo, desde hace tiempo se han desarrollado múltiples metodologías de evaluación, que nos permiten tener una idea aproximada sobre la identificación de zonas de amenaza por deslizamientos y sus niveles de impacto sobre la infraestructura relacionada. (Aguilar Collazo, 2015).
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3. OBJETIVOS
3.1. OBJETIVO GENERAL Analizar las características geotécnicas del suelo que conforma el talud ubicado en el k2 +000 en la vía Ibagué – San Bernardo.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Realizar un levantamiento topográfico con el fin de identificar el área de estudio. Determinar los parámetros de resistencia presente en la formación geológica del talud. Evaluar las condiciones de seguridad del talud.
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4. MARCO DE REFERENCIA 4.1. MARCO TEÓRICO 4.1.1. Nomenclatura y clasificación de los movimientos. Los taludes y sus procesos son estudiados por una gran variedad de disciplinas del conocimiento tales como: La geología, la geomorfología, la geotecnia, las ciencias del suelo, la hidrología, las ciencias forestales, etc. Además, muchas otras disciplinas tienen relación con los taludes y sus efectos o implicaciones: la arquitectura, la planeación urbana, la ingeniería en todas sus especialidades, la agricultura, el turismo, etc. (Suarez J. , 1998). 4.1.2. Talud. Un “talud” o ladera es una masa de tierra que no es plana, sino que presenta una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura técnica se define como “ladera” cuando su conformación actual tuvo como origen un proceso natural y “talud” cuando se conformó artificialmente véase la figura 1. Los taludes se pueden agrupar en tres categorías generales: los terraplenes, los cortes de laderas naturales y los muros de contención. Se pueden presentar combinaciones de los diversos tipos de taludes y laderas. (Suarez J. , 1998) Figura 1. Nomenclatura de taludes y laderas.
Fuente: (Suarez J. , 1998). Las laderas o taludes que han permanecido estables por muchos años pueden fallar debido a cambios topográficos, sísmicos, a los flujos de agua subterránea, a los cambios en la resistencia del suelo, la meteorización o a factores de tipo antrópico
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o natural que modifiquen su estado natural de estabilidad. Un talud estable puede convertirse en un “deslizamiento”. (Suarez J. , 1998) 3.1.1.2 Partes de un talud. Existen algunos términos para definir las partes de un talud. El talud comprende una parte alta o superior convexa con una cabeza, cima, cresta o escarpe, donde se presentan procesos de denudación o erosión; una parte intermedia semirrecta y una parte baja o inferior cóncava con un pie, pata o base, en la cual ocurren principalmente procesos de depositación. (Suarez J. , 1998). Figura 2. Nomenclatura de las diferentes partes de un deslizamiento.
Fuente: (Suarez J. , 1998). 3.1.1.3 Deslizamiento. Los deslizamientos (“Landslides”) consisten en “movimientos de masas de roca, residuos o tierra, hacia abajo de un talud” (Cruden, 1991). En el término “deslizamiento” se incluyen tanto los procesos de erosión como los procesos denudaciones. La naturaleza precisa del proceso no está incluida en la definición e incluye procesos que son producto de la acción de las fuerzas gravitacionales, hidráulicas, etc. (Suarez J. , 1998). Partes de un Deslizamiento. En la figura 2 se muestra un deslizamiento típico o desplazamiento en masa. Las partes principales son las siguientes: Cabeza. parte superior de la masa de material que se mueve. La cabeza del deslizamiento no corresponde necesariamente a la cabeza del talud. Arriba de la cabeza está la corona. (Suarez J. , 1998).
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Cima. el punto más alto de la cabeza, en el contacto entre el material perturbado y el escarpe principal. (Suarez J. , 1998). Corona. el material que se encuentra en el sitio, (prácticamente inalterado), adyacente a la parte más alta del escarpe principal, por encima de la cabeza. (Suarez J. , 1998). Escarpe principal. superficie muy inclinada a lo largo de la periferia posterior del área en movimiento, causado por el desplazamiento del material. La continuación de la superficie del escarpe dentro del material conforma la superficie de la falla. (Suarez J. , 1998). Escarpe secundario. superficie muy inclinada producida por el desplazamiento diferencial dentro de la masa que se mueve. En un deslizamiento pueden formarse varios escarpes secundarios. (Suarez J. , 1998). Superficie de falla. área por debajo del movimiento y que delimita el volumen del material desplazado. El suelo por debajo de la superficie de la falla no se mueve, mientras que el que se encuentra por encima de ésta, se desplaza. En algunos movimientos no hay superficie de falla. (Suarez J. , 1998). Pie de la superficie de falla. la línea de interceptación (algunas veces tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original del terreno. (Suarez J. , 1998). Base. el área cubierta por el material perturbado abajo del pie de la superficie de falla. (Suarez J. , 1998). Punta o uña. el punto de la base que se encuentra a más distancia de la cima. (Suarez J. , 1998). Cuerpo principal del deslizamiento. el material desplazado que se encuentra por encima de la superficie de falla. Se pueden presentar varios cuerpos en movimiento. (Suarez J. , 1998). Superficie original del terreno. la superficie que existía antes de que se presentara el movimiento. (Suarez J. , 1998). Costado o flanco. un lado (perfil lateral) del movimiento. Se debe diferenciar el flanco derecho y el izquierdo. (Suarez J. , 1998). Derecha e izquierda. para describir un deslizamiento se recomienda utilizar la orientación geográfica (Norte, Sur, Este, Oeste); pero si se emplean las palabras derecha e izquierda, deben referirse al deslizamiento observado desde la corona hacia el pie. (Suarez J. , 1998).
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3.1.1.4 Movimientos del terreno. La forma de clasificar los distintos movimientos de masas de tierra depende si se trata de suelos o rocas. Por otra parte, en estas clasificaciones se considera el mecanismo y tipo de rotura, juntamente con otros aspectos, tales como el contenido de agua en el terreno, la velocidad y magnitud del movimiento, entre otros. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los tipos de movimientos se pueden clasificar en: deslizamientos, flujos y desprendimientos. Los deslizamientos son movimientos relativos de masas de suelo o roca con respecto al sustrato, sobre una o varias superficies de rotura cuando se supera la resistencia al corte de estas superficies. La masa generalmente se desplaza en conjunto, comportándose como una unidad en su recorrido; la velocidad puede ser muy variable, pero suelen ser procesos rápidos y alcanzar grandes volúmenes. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Otros movimientos del terreno corresponden a los flujos, los cuales tienen la apariencia de un líquido viscoso y que pueden ser de carácter seco o húmedo. La diferencia entre ambos radica en la cantidad de agua presente en la masa de suelo, la clara definición de la superficie de rotura, el tipo de suelo y el factor desencadenante. Los flujos pueden ser consecuencia de deslizamientos o ser inducidos por desprendimientos. Junto con los deslizamientos son los movimientos de masas más extendidos, al afectar a muy diversos tipos de materiales. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Finalmente, se encuentran los desprendimientos de materiales, que corresponden a caídas libres muy rápidas de bloques o masas rocosas desintegradas o descompuestas. Su superficie de rotura es en forma de cuña y bloques formados por diversas familias de discontinuidades. Dentro de los factores desencadenantes se encuentran: la erosión y pérdida de apoyo de los bloques previamente sueltos, el agua en las discontinuidades y grietas, y los movimientos sísmicos, entre otros. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Los diferentes tipos de movimientos del terreno antes clasificados y definidos, tienen su origen en factores naturales y/o humanos, por lo que la aparición de uno o más de ellos influirá decisivamente en la disminución o pérdida de la resistencia al corte de los taludes. Dentro de los factores naturales se encuentran: el agua, el hielo, la nieve, la sismicidad, el vulcanismo, la cubierta vegetal y la subsidencia regional. Mientras que, dentro de los factores humanos, se pueden mencionar: las excavaciones, las voladuras y las sobrecargas. Todos estos aspectos se deben tener en cuenta al momento de estudiar la estabilidad de un talud natural. (Sanhueza plaza & Rodríguez Cifuentes, 2013). Dimensiones de los movimientos. Para definir las dimensiones de un movimiento se utiliza la terminología recomendada por el IAEG, como se muestra en la figura 3.
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• Ancho de la masa desplazada Wd. ancho máximo de la masa desplazada, perpendicular a la longitud Ld. (Suarez J. , 1998).
• Ancho de la superficie de falla Wr. ancho máximo entre los flancos del deslizamiento perpendicular a la longitud Lr. (Suarez J. , 1998).
• Longitud de la masa deslizada Ld. distancia mínima entre la punta y la cabeza. (Suarez J. , 1998).
• Longitud de la superficie de falla Lr. distancia mínima desde el pie de la superficie de falla y la corona. (Suarez J. , 1998).
• Profundidad de la masa desplazada Dd. máxima profundidad de la masa movida perpendicular al plano conformado por Wd y Ld. (Suarez J. , 1998).
• Profundidad de la superficie de falla Dr. máxima profundidad de la superficie de falla con respecto a la superficie original del terreno, medida perpendicularmente al plano conformado por Wr y Lr. (Suarez J. , 1998).
• Longitud total L. distancia mínima desde la punta a la corona del deslizamiento. (Suarez J. , 1998).
• Longitud de la línea central Lc. distancia que hay desde la punta (o uña) hasta la corona del deslizamiento, a lo largo de los puntos ubicados sobre la superficie original y equidistantes de los bordes laterales o flancos. (Suarez J. , 1998). Igualmente, se deben medir alturas del nivel freático, alturas de los escarpes, radios de rotación del movimiento, pendientes de la superficie antes y después de la falla. En los deslizamientos la escala horizontal debe ser igual a la vertical. Se recomienda que las dimensiones sean identificadas en planos en planta y perfil del deslizamiento. (Suarez J. , 1998). 3.1.2 Mecanismos de falla. La mayoría de los taludes son aparentemente estables y estáticos, pero realmente son sistemas dinámicos en evolución. Un talud estable puede desestabilizarse con el tiempo y la ocurrencia de un deslizamiento es un fenómeno propio de ese proceso, véase la figura 4. Por lo tanto, se requiere conocer detalladamente lo que ocurre dentro de un talud para poder diagnosticar correctamente su comportamiento. Este diagnóstico es un aspecto fundamental en la ciencia de la estabilidad de los taludes. Si el diagnóstico es equivocado, las medidas remediales y/o los procedimientos de estabilización fracasarían. (Suarez J. , 1998).
24
Figura 3. Dimensiones de los movimientos en masa de acuerdo con la IAEG Commission on Landslides (1990).
Fuente: (Suarez J. , 1998, pág. 6). Figura 4. El mecanismo de falla es la explicación técnica de la forma como un talud estable se convierte en inestable, por la acción del deterioro y los agentes activadores.
Fuente: (Suarez J. , 1998). 3.1.2.1 Factores que afectan el comportamiento. Los procesos que ocurren en un talud son generalmente complejos y dependen de gran cantidad de factores, los cuales interactúan entre ellos para definir un comportamiento.
• La litología o formación geológica.
• La microestructura.
• La estructura geológica.
• La tectónica y la fracturación.
• La geomorfología.
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• El estado de meteorización.
• La pendiente y el relieve.
• El clima y la hidrología.
• La hidrogeología.
• La sismicidad
• La cobertura vegetal.
• El efecto antrópico.
• El factor tiempo. 3.1.2.2 Modelos conceptuales. Un modelo conceptual es una representación del comportamiento de la ladera o talud. El modelo puede incluir gráficas de planta y perfiles con sus respectivos textos o memorias descriptivas del efecto de todos y cada uno de los elementos fundamentales que afectan la estabilidad del talud específico, véase la tabla 1. 3.1.2.3 Condiciones, equilibrio, deterioro y factores detonantes en el talud. la ocurrencia de una falla obedece a un proceso, el cual comprende una gran cantidad de factores, en el espacio y en el tiempo. Todo talud tiene unas propiedades o características físicas como son el relieve, geología, propiedades mecánicas de los materiales y perfiles, condiciones ambientales, cobertura vegetal, etc. Estas condiciones determinan una susceptibilidad al deterioro, a la acción de los factores detonantes y al fallamiento. (Suarez J. , 1998). En un talud estable hay un equilibrio entre las fuerzas actuantes y las fuerzas resistentes, entre las cuales es determinante la fuerza de gravedad. Véase la figura 5, se muestran las masas que tratan de producir el movimiento y las masas que tratan de contrarrestarla. Si se colocan cargas adicionales en la parte superior del talud o se remueven en el pie, se puede producir la inestabilidad de éste. Igualmente, la inestabilidad puede ocurrir por el aumento de la pendiente del talud. El deterioro comprende la alteración física y química de los materiales y su subsecuente desprendimiento o remoción. Esto incluye la alteración mineral, los efectos de relajación y la abrasión. Los efectos del deterioro pueden ser lentos o rápidos y se acumulan hasta producir la falla en forma progresiva. Véase la figura 6. Cuando se corta un talud, para la construcción de una vía o de una obra de infraestructura, ocurre una relajación de los esfuerzos de confinamiento y una exposición al medio ambiente, cambiándose la posición de equilibrio por una de deterioro acelerado. La iniciación y propagación de fracturas es de significancia particular en la destrucción de la superficie que puede conducir a caídos de roca o colapso del talud. (Suarez J. , 1998).
26
Tabla 1. Elementos fundamentales para tener en cuenta en la elaboración de modelos conceptuales de deslizamientos.
Fuente: (Suarez J. , 1998).
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Figura 5. Equilibrio o desequilibrio de fuerzas en un talud.
Fuente: (Suarez J. , 1998). Figura 6. Efecto de deterioro.
Fuente: (Suarez J. , 1998). El resultado del deterioro es una disminución en la resistencia al cortante del material, falla progresiva por expansión o fisuración, deformación al cortante, inclinación, desmoronamiento, etc. Igualmente se puede producir descomposición por desecación, reducción de la cohesión, lavado y remoción de los cementantes, disolución, erosión interna o sifonamiento. (Suarez J. , 1998).
28
En el fenómeno de detonación o activación de un deslizamiento, actúa una serie compleja de procesos, los cuales, ocasionalmente, se traslapan con los factores de deterioro. Los deslizamientos pueden activarse en forma instantánea o en forma progresiva. El resultado generalmente es un aumento en los esfuerzos de cortante. Estos esfuerzos aumentan a lo largo de la superficie de falla hasta que ocurre el movimiento. Los elementos externos más comunes que pueden generar la activación de un deslizamiento son los siguientes:
• Corte del soporte en el pie del talud por acción de la erosión o de actividades humanas, como la construcción de carreteras.
• Lluvias intensas o prolongadas y/o fluctuaciones fuertes del nivel de aguas subterráneas.
• Sismos o vibraciones fuertes.
• Colocación de cargas sobre el talud.
• Combinación de algunos de los elementos anteriores. (Suarez J. , 1998). 3.1.2.4 Efecto del agua. La relación del efecto del agua sobre la presencia de deslizamientos ha sido estudiada por una gran cantidad de investigadores. Existen evidencias muy claras de la relación directa entre las lluvias y la ocurrencia de deslizamientos de tierra. Adicional a las infiltraciones de agua lluvia pueden existir otras fuentes de agua como son los cuerpos de agua (canales, cañadas o lagunas) arriba del talud, en los cuales puede ocurrir infiltración localizada. Los cambios en el sistema hidrológico del talud pueden afectar el comportamiento de este. Si el régimen de agua del suelo es alterado drásticamente por irrigación, remoción de la vegetación o inundación parcial, se puede producir la inestabilidad de los taludes. (Richards, 1985). Entre los factores que afectan el comportamiento de los taludes (relacionados con la presencia del agua) se encuentran los siguientes:
• Lubricación.
• Ablandamiento.
• Presiones de poros.
• Tensiones capilares.
• Subpresiones.
• Fatiga por fluctuaciones del nivel freático.
• Lavado de cementantes.
• Aumento de densidad.
• Fuerzas hidráulicas internas.
• Colapso.
• Grietas por desecación. (Suarez, Efecto del agua, 1998)
29
3.1.3 Análisis de estabilidad. La modelación matemática de los taludes es parte de la práctica de la ingeniería geotécnica, con el objeto de analizar las condiciones de estabilidad de los taludes naturales y la seguridad y funcionalidad del diseño en los taludes artificiales. Véase la figura 7. (Suarez J. , 1998). Figura 7. Ejemplo de un análisis de estabilidad de taludes.
Fuente: (U.S.Corps of engineers, 2003). 3.1.3.1 Herramientas disponibles. Para el análisis de estabilidad de taludes se dispone de varias herramientas tales como:
• Tablas o ábacos. se han elaborado tablas y ábacos para calcular en forma rápida y sencilla, los factores de seguridad para una variedad de condiciones.
• Análisis gráficos. históricamente, se han utilizado procedimientos gráficos o de polígonos de fuerzas para calcular las condiciones de estabilidad de los taludes. Estos sistemas gráficos son poco usados actualmente.
• Cálculos manuales. La mayoría de métodos de análisis se desarrollaron para cálculos matemáticos manuales o con calculadora, de acuerdo con fórmulas simplificadas.
• Hojas de cálculo. algunos autores han desarrollado hojas de cálculo, las cuales pueden utilizarse para el análisis de taludes sencillos o con bajo nivel de complejidad.
• Uso de “Software”. la técnica de análisis que se escoja depende de las características de los sitios y del modo potencial de falla; dando especial consideración a las fortalezas, las debilidades y las limitaciones de cada
30
metodología de análisis. Hasta el año 1975, la mayoría de los análisis de estabilidad se realizaban en forma gráfica o utilizando calculadoras manuales. (Suarez J. , 1998). 3.1.3.2 Metodologías para el análisis de la estabilidad. Dentro de las metodologías disponibles, se encuentran los métodos de límite de equilibrio, los métodos numéricos y los métodos dinámicos para el análisis de caídos de roca y flujos, entre otros. Véanse la tabla 2 y la figura 8. Tabla 2. Metodologías utilizadas en la modelación de taludes.
Fuente: (Suarez J. , 1998).
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Figura 8. Métodos de análisis de estabilidad de taludes.
Fuente: (Suarez J. , 1998). 4.2. MARCO GEOGRÁFICO Y GEOLÓGICO La geología de este proyecto se adjuntó con respecto al geo portal del atlas geológico de Colombia de 2015, localizando en la unidad crono - estratigráfica con el símbolo J-Pi, con descripción a granodioritas que varían de sienogranito a tonalitas y de cuarzo monzodioritas, de edad jurásico con unidades integradas en el batolito de Ibagué. (Servicio Geológico Colombiano, 2015). De acuerdo con el plan de ordenamiento territorial (POT) de la ciudad de Ibagué, en el documento de sistema estructurante vial, se muestra la vía que conduce a la zona de estudio, como se evidencia en la figura 9.
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Figura 9. Sistema estructurante vial de Ibagué.
Fuente: (Secretaria Administrativa, 2015).
4.3. MARCO NORMATIVO Este proyecto se manejó bajo las especificaciones y normas del INVIAS.
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5. METODOLOGÍA Este proyecto se planificó por una búsqueda de la ubicación de un talud, siendo en el K2+000 de la vía Ibagué – San Bernardo, procediendo a la realización de un levantamiento de la topografía de la superficie del talud junto a un reconocimiento manual y visual del suelo para luego ser recolectado y transportado al laboratorio de geotecnia de la Universidad Cooperativa de Colombia, sede Ibagué – Espinal. Simultáneamente se realizó la búsqueda de literatura, en la cual se obtuvieron referencias para sustentar los comportamientos obtenidos en los ensayos de caracterización. De estos resultados hacen los respectivos análisis y así se obtienen las conclusiones. Véase la figura 10. Figura 10. Metodología de trabajo del proyecto.
Fuente: (Lucidchart, s.f.).
34
6. RESULTADOS
6.1 ENSAYOS DE LABORATORIO
6.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de muestras de suelo, roca y mezclas de suelo – agregado. INV E – 122. Se lleva una muestra del material húmedo a un horno a 110 ±5° C (230 ±9° F) y se seca hasta alcanzar una masa constante. Se considera que la masa perdida a causa del secado es agua y que la masa remanente corresponde a la muestra seca. El contenido de agua se calcula relacionando la masa de agua en la muestra húmeda con la masa de la muestra seca. (Invías, 2013). Véase figura 11. Figura 11. Muestra ensayo de humedad.
Fuente: los autores.
6.1.2. Determinación de tamaños de las partículas de los suelos. INV E – 123. Esta norma se refiere a la determinación cuantitativa de los tamaños de las partículas de un suelo. (Invías, 2013). Véase figura 12.
35
Figura 12. Ensayo de granulometría.
Fuente: los autores.
6.1.3. Determinación del límite liquido de los suelos. INV E – 125. Se procesa la muestra de suelo para remover cualquier porción retenida en el tamiz de 425 µm (No. 40). El límite líquido se determina mediante tanteos, en los cuales una porción de la muestra se esparce sobre una cazuela de bronce que se divide en dos partes con un ranurador, permitiendo que esas dos partes fluyan como resultado de los golpes recibidos por la caída repetida de la cazuela sobre una base normalizada. (Invías, 2013). Véase figura 13. Figura 13. Ensayo de límite líquido.
Fuente: los autores.
36
6.1.4. Límite plástico e índice de plasticidad de los suelos. INV E – 126. El límite plástico se determina presionando de manera repetida una pequeña porción de suelo húmedo, de manera de formar rollos de 3.2 mm (1/8”) de diámetro, hasta que su contenido de agua se reduce a un punto en el cual produce al agrietamiento y/o desmoronamiento de los rollos. El límite plástico es la humedad más baja con la cual se puede formar rollos de suelo de este diámetro, sin que ellos se agrieten o desmoronen. (Invías, 2013). Véase figura 14. Figura 14. Ensayo de límite plástico.
Fuente: los autores. 6.1.5. Determinación de la gravedad específica de las partículas sólidas de los suelos y de llenante mineral, empleando un picnómetro con agua. INV E – 128. La gravedad específica de los sólidos de un suelo que pasen el tamiz de 4.75 mm (No. 4), se usa en casi toda ecuación que exprese relaciones de fase de aire, agua y sólidos en un volumen dado de material. (Invías, 2013). Véase figura 15.
37
Figura 15. Ensayo de gravedad específica.
Fuente: los autores. 6.1.6. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. En estas pruebas de laboratorio, se toma una muestra de suelo, se confina lateralmente y se carga en dirección axial con incrementos de esfuerzo total. Cada incremento de carga se mantiene constante hasta cuando el exceso de presión de poros se haya disipado. Esta situación se identifica por medio de la interpretación del comportamiento tiempo – deformación bajo esfuerzo total constante y se basa en la premisa de que el suelo está 100% saturado. Durante el ensayo de mide el cambio de altura de la muestra y de determina la relación este el esfuerzo axial efectivo y la relación de vacíos o la deformación unitaria. (Invías, 2013). Véase figura 16. Figura 16. Muestra ensayo de consolidación.
Fuente: los autores.
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6.1.7. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). INV E – 154. Este ensayo consiste en colocar el espécimen del ensayo en un dispositivo de corte directo, aplicar luego un esfuerzo normal determinado, humedecer y/o drenar el espécimen de ensayo, consolidar el espécimen bajo el esfuerzo normal, desbloquear las mitades (marcos) de la caja de corte que contiene la muestra, y desplazar horizontalmente una mitad respecto de la otra a una velocidad constante de deformación, mientras se mide la fuerza de corte y los desplazamientos normales y horizontales. (Invías, 2013). Véase figura 17. Figura 17. Muestras ensayo de corte directo.
Fuente: los autores. 6.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. Se realizó un levantamiento topográfico planimétrico con el fin de conocer la superficie con una georreferenciación, véanse las tablas 3, 4 y 5. En la figura 17 de evidencia la superficie de estudio a partir de las curvas de nivel.
39
Tabla 3. Cartera del levantamiento topográfico, 1-3.
Fuente: los autores
Proyecto:
PUNTO C.NORTE C.ESTE COTA OBSERVACIONES
1 986919,490 884866,250 982,270 D2
2 986919,500 884866,230 982,270 VIA
3 986845,430 884888,530 974,960 VIA
4 986842,370 884893,610 975,110 VIA
5 986855,420 884891,320 975,920 VIA
6 986854,770 884897,110 976,280 VIA
7 986860,610 884892,300 976,420 VIA
8 986854,560 884897,570 976,170 AND
9 986876,080 884892,090 977,790 VIA
10 986875,590 884898,240 978,050 VIA
11 986884,900 884889,960 978,660 VIA
12 986875,970 884898,880 977,910 AND
13 986893,460 884885,750 979,560 VIA
14 986888,290 884895,280 979,190 VIA
15 986902,240 884879,200 980,520 VIA
16 986889,120 884897,170 979,220 AND
17 986895,160 884894,310 979,720 AND
18 986896,210 884892,630 979,810 AND
19 986902,350 884879,240 980,550 VIA
20 986900,740 884888,770 980,170 VIA
21 986903,310 884888,090 980,370 AND
22 986905,040 884888,000 980,470 AND
23 986908,660 884884,630 980,770 AND
24 986909,300 884881,460 980,790 AND
25 986907,620 884872,970 981,190 VIA
26 986909,700 884879,950 981,030 VIA
27 986913,530 884863,240 982,220 VIA
28 986917,010 884868,720 981,970 VIA
29 986917,540 884856,380 982,890 VIA
30 986922,760 884858,650 982,820 VIA
31 986922,840 884848,450 983,570 VIA
32 986928,290 884851,370 983,460 VIA
33 986930,850 884842,030 984,230 VIA
34 986925,500 884843,060 986,120 TN
Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando
LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
40
Tabla 4. Cartera del levantamiento topográfico, 2-3.
Fuente: los autores
Proyecto:
PUNTO C.NORTE C.ESTE COTA OBSERVACIONES
35 986905,210 884855,590 992,750 TN
36 986903,100 884856,770 993,940 TN
37 986904,670 884847,530 996,450 TN
38 986900,070 884855,800 995,980 TN
39 986901,130 884847,300 998,250 TN
40 986894,620 884858,350 994,190 TN
41 986899,040 884852,580 998,020 TN
42 986887,690 884867,810 995,200 TN
43 986892,900 884853,340 999,020 TN
44 986883,800 884869,350 994,670 TN
45 986886,080 884858,300 998,890 TN
46 986878,990 884873,450 992,750 TN
47 986881,440 884861,370 997,660 TN
48 986874,690 884872,850 992,140 TN
49 986878,420 884863,820 996,360 TN
50 986870,900 884874,960 990,350 TN
51 986874,120 884879,260 989,160 TN
52 986892,110 884874,080 990,810 TN
53 986877,320 884882,650 987,560 TN
54 986889,380 884875,680 989,910 TN
55 986876,380 884884,790 986,380 TN
56 986891,940 884878,470 987,580 TN
57 986876,090 884885,370 985,280 TN
58 986886,450 884878,640 988,610 TN
59 986883,280 884877,680 989,930 TN
60 986878,860 884883,240 986,950 TN
61 986883,220 884877,700 989,910 TN
62 986881,760 884881,740 987,620 TN
63 986880,160 884877,720 990,170 TN
64 986873,320 884880,380 988,590 TN
65 986882,770 884872,410 993,100 TN
66 986871,400 884875,770 990,150 TN
67 986885,040 884868,260 995,240 TN
68 986870,290 884874,820 990,420 TN
CONTINUACIÓN LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando
41
Tabla 5. Cartera del levantamiento topográfico, 3-3.
Fuente: los autores
Proyecto:
PUNTO C.NORTE C.ESTE COTA OBSERVACIONES
69 986880,130 884868,010 995,160 TN
70 986869,710 884876,490 989,400 TN
71 986868,630 884880,680 987,900 TN
72 986896,440 884861,580 991,920 TN
73 986898,890 884861,600 990,990 TN
74 986873,860 884882,720 987,680 TN
75 986905,020 884861,520 989,480 TN
76 986884,430 884880,080 988,180 TN
77 986898,640 884866,870 988,910 TN
78 986898,770 884870,250 987,850 TN
79 986891,030 884877,340 988,400 TN
80 986895,870 884870,840 989,880 TN
81 986893,720 884872,790 991,890 TN
82 986888,510 884870,480 993,600 TN
83 986905,740 884860,340 989,910 TN
84 986895,290 884861,550 992,510 TN
85 986926,360 884844,940 983,830 VIA
86 986916,840 884856,830 982,800 CAJA
87 986916,590 884856,690 982,650 CAJA
88 986915,620 884858,680 982,640 CAJA
89 986915,380 884858,470 983,060 TN
90 986916,620 884870,850 981,650 AND
91 986905,180 884872,030 982,170 TN
92 986912,030 884877,820 981,060 AND
93 986897,430 884881,040 980,610 TN
94 986893,350 884882,800 980,770 TN
95 986910,000 884880,750 981,000 AND
96 986894,620 884880,640 982,250 TN
97 986911,110 884886,500 980,980 CONS
98 986908,900 884890,350 980,710 CONS
99 986887,910 884886,420 979,900 TN
100 986905,530 884892,220 980,390 CONS
101 986880,580 884888,480 980,030 TN
102 986897,040 884898,920 979,710 CONS
103 986892,510 884901,290 979,630 PTE
CONTINUACIÓN LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO
Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando
42
Figura 18. Superficie a partir de las curvas de nivel del talud.
Fuente: los autores
43
7. ANÁLISIS DE RESULTADOS 7.1 ENSAYOS DE LABORATORIO
7.1.1. Determinación en laboratorio del contenido de agua (humedad) de muestras de suelo, roca y mezclas de suelo – agregado. INV E – 122. Según estos cálculos se evidencia que en la medida que se desciende por la pendiente del talud, desde la corona hasta la pata del talud, hay una pérdida de humedad. (Invías, 2013). Véase tabla 6. Tabla 6. Resultados de la humedad natural.
Fuente: los autores.
7.1.2. Determinación de los tamaños de las partículas de los suelos. INV E – 123. Se realizaron tres ensayos de granulometría por tamizado a lo largo de la pendiente del talud, (Invías, 2013) permitiendo estructurar la matriz geología, textura del subsuelo, en la parte superior del talud, la corona mostró una distribución de las partículas en porcentaje en grava de 0.20, arena de 41.96 y finos de 57.84, clasificando este material según la norma INV-E- 180 (Invías, 2013) e INV-E-181 (Invías, 2013), como una arena arcillosa de alta compresibilidad, SC. En la tabla 7, del análisis descrito. Además, en la gráfica 1 se evidencia la curva granulométrica. En el cuerpo mostró una distribución de las partículas en porcentaje en grava de 4.16, arena de 75.97 y finos de 19.87, clasificando este material según la norma INV-E-180 (Invías, 2013) e INV-E-181 (Invías, 2013), como una arena arcillosa de alta compresibilidad, SC. En la tabla 8, del análisis descrito. Igualmente, en la gráfica 2 se evidencia la curva granulométrica.
Muestra: Corona Muestra: Cuerpo Muestra: Pata
50,00 m 50,00 cm 50,00 m
73,04 g 98,50 g 73,20 g
500,00 g 500,00 g 500,00 g
573,04 g 598,50 g 573,20 g
417,96 g 478,70 g 462,50 g
44,96 % 31,51 % 28,44 %Humedad natural Humedad natural
Peso húmedo Peso húmedo
Peso seco Peso seco Peso seco
Peso tara Peso tara Peso tara
Peso suelo Peso suelo Peso suelo
DETERMINACIÓN EN LABORATORIO DEL CONTENIDO DE AGUA (HUMEDAD) DE MUESTRAS DE SUELO,
ROCA Y MEZCLAS DE SUELO - AGREGADONORMA: INVIAS 122 - 13
DATOS Y CÁLCULOS
Profundidad Profundidad Profundidad
Humedad natural
Peso húmedo
44
Y finalmente el material de la pata del talud mostró una distribución de las partículas en porcentaje en grava de 1.57, arena de 80.23 y finos de 18.20, clasificando este material según la norma INV-E-180 (Invías, 2013) e INV-E-181 (Invías, 2013), como una arena arcillosa de alta compresibilidad, SC. En la tabla 9, del análisis descripto. Además, en la gráfica 3 se evidencia la curva granulométrica. Tabla 7. Granulometría de la corona del talud.
Fuente: los autores.
Muestra: Corona
50,00 436,0073,10 509,10
1000,00 80,251073,10
3/4 19 0 0,00 0 100,00 1/2 12,5 0 0,00 0,00 100,00 3/8 9,5 0 0,00 0,00 100,00
4 4,75 2,03 0,20 0,20 99,808 2,36 8,92 0,88 1,08 98,9216 1,18 27,9 2,74 3,82 96,1830 0,60 95,4 9,38 13,20 86,8050 0,30 123,7 12,16 25,36 74,64
100 0,15 119,9 11,79 37,15 62,85200 0,075 51 5,01 42,16 57,84
Fondo 0 2509,10
D10 91,99 D30 99,85 D60 100Cu 1,09 Cc 1,08
Peso tara (g) Peso muestra seca (g)Peso suelo (g) Perdida (g)
Peso total (g)
ANÁLISIS POR TAMIZADONúmero
tamiz
Diámetro
(mm)
Peso
retenido (g)% Ret parcial
% Ret
acumulado% Que pasa
DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LOS SUELOS
NORMA: INVIAS 123 - 13
Profundidad (cm) Peso muestra lavada
Arena arcillosa de alta
compresibilidadSCClasificación SUCS
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA
Peso total
% Grava % Arena % Finos0,20 41,96 57,84
45
Gráfica 1. Curva granulométrica de la corona del talud.
Fuente: los autores. Gráfica 2. Curva granulométrica del cuerpo del talud.
Fuente: los autores.
CURVA GRANULOMÉTRICA
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,010,1110100
% M
ater
ial q
ue p
asa
Tamaño del tamiz (mm)
CURVA GRANULOMÉTRICA
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,010,1110100
% M
ater
ial q
ue pa
sa
Tamaño del tamiz (mm)
46
Tabla 8. Granulometría del cuerpo del talud.
Fuente: los autores.
Muestra: Cuerpo
50,00 1111,4073,70 1017,20
1000,00 202,091073,70
3/4 19 0 0,00 0 100,00 1/2 12,5 0 0,00 0,00 100,00 3/8 9,5 0 0,00 0,00 100,00
4 4,75 42,3 4,16 4,16 95,848 2,36 170,5 16,76 20,92 79,0816 1,18 199,17 19,58 40,50 59,5030 0,60 139,22 13,69 54,19 45,8150 0,30 104,58 10,28 64,47 35,53
100 0,15 116,86 11,49 75,96 24,04200 0,075 42,48 4,18 80,13 19,87
Fondo 0 7,611017,20
D10 50,46 D30 96,38 D60 100Cu 1,98 Cc 1,84
DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LOS SUELOS
ANÁLISIS POR TAMIZADO
75,97 19,87
Peso total
Perdida (g)
Número
tamiz
Peso
retenido (g)% Ret parcial
% Ret
acumulado% Que pasa
Diámetro
(mm)
Peso muestra seca (g)
% Arena % Finos4,16
% Grava
Arena arcillosa de alta
compresibilidadSCClasificación AASHTO
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA
NORMA: INVIAS 123 - 13
Peso total (g)
Peso muestra lavada Peso tara (g)
Peso suelo (g)
Profundidad (cm)
47
Tabla 9. Granulometría de la pata del talud.
Fuente: los autores.
Muestra: Pata
100,00 1032,10188,30 1028,20
1000,00 196,101188,30
3/4 19 0 0,00 0 100,00 1/2 12,5 0 0,00 0,00 100,00 3/8 9,5 0 0,00 0,00 100,00
4 4,75 16 1,57 1,57 98,438 2,36 193,9 19,06 20,64 79,3616 1,18 255,5 25,12 45,75 54,2530 0,60 174,4 17,15 62,90 37,1050 0,30 103,5 10,17 73,07 26,93
100 0,15 67,8 6,67 79,74 20,26200 0,075 21 2,06 81,80 18,20
Fondo 0 3,641028,20
D10 40,49 D30 99,08 D60 100Cu 2,47 Cc 2,42
Peso total
% Grava % Arena % Finos
DETERMINACIÓN DE LOS TAMAÑOS DE LOS SUELOS
NORMA: INVIAS 123 - 13
Profundidad (cm)Peso tara (g)
Peso suelo (g) Perdida (g)Peso muestra seca (g)Peso muestra lavada
1,57 80,23 18,20
Arena arcillo - limosa de
alta compresibilidadSC -SMClasificación AASHTO
COEFICIENTE DE UNIFORMIDAD Y CURVATURA
ANÁLISIS POR TAMIZADO% Ret
acumulado
Peso total (g)
Número
tamiz
Diámetro
(mm)
Peso
retenido (g)% Ret parcial % Que pasa
48
Gráfica 3. Curva granulométrica de la pata del talud.
Fuente: los autores.
7.1.3. Determinación del límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de los suelos. INV E – 125-126. El material presente en la corona del talud tiene un porcentaje de límite líquido de 29.85 según INV-E-125 (Invías, 2013). Límite plástico de 20.32 e índice de plasticidad de 9.54, clasificándose como un suelo A – 2, un suelo regular a malo, véase la tabla 10 con los resultados de los cálculos, así mismo la gráfica 4 con la curva de fluidez, según INV-E-126 (Invías, 2013). El material presente en el cuerpo del talud tiene un porcentaje de limite liquido de 32.1, limite plástico de 17.32 e índice de plasticidad de 14.86, clasificándose como un suelo A – 2 - 6, un suelo excelente a bueno, véase la tabla 11 con los resultados de los cálculos, así mismo la gráfica 5 con la curva de fluidez. El material presente en la pata del talud tiene un porcentaje de limite liquido de 19.01, limite plástico de 13.68 e índice de plasticidad de 5.33, clasificándose como un suelo A – 2 - 4, un suelo excelente a bueno, véase la tabla 12 con los resultados de los cálculos, así mismo la gráfica 6 con la curva de fluidez.
CURVA GRANULOMÉTRICA
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
80,0
90,0
100,0
0,010,1110100
% M
ater
ial q
ue p
asa
Tamaño del tamiz (mm)
49
Tabla 10. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad de la corona del talud.
Fuente: los autores.
Muestra: Corona
1D 14 6
14,00 15,20 11,50
21,40 23,90 21,40
19,6 21,91 19,26
13 25 38
1,8 2,0 2,1
5,60 6,71 7,76
32 30 28
29 45 2
9,8 10,2 9,53
11,6 11,99 11,33
11,3 11,7 11,01
0,3 0,3 0,3
1,50 1,50 1,48
20 19 22
CÁLCULOS
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE
PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOSNORMA: INVIAS 125 - 126 - 13
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS
DETERMINACIÓN LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE
PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
CÁLCULOS
Peso del agua
Peso suelo seco
Cápsula
Cápsula
Porcentaje de humedad (%)
Peso recipiente + material (g)
Peso del agua
N° golpes
Peso recipiente + material seco
Peso recipiente (g)
Peso suelo seco
Peso recipiente + material (g)
Peso recipiente + material seco
Peso recipiente (g)
Porcentaje de humedad (%)
50
Gráfica 4. Curva de fluidez de la corona del talud.
Fuente: los autores. Gráfica 5. Curva de fluidez del cuerpo del talud.
Fuente: los autores.
29,85
20,32
9,54A - 4
LÍMITE LÍQUIDO (%)
ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)
LÍMITE PLÁSTICO (%)
CLASIFICACIÓN
CURVA DE FLUIDEZ
y = -0,1823x + 34,411R² = 0,9945
27
28
29
30
31
32
33
0 10 20 30 40
32,18
17,32
14,86ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)A - 2 - 6
LÍMITE LÍQUIDO (%)
LÍMITE PLÁSTICO (%)
CLASIFICACIÓN
CURVA DE FLUIDEZ
y = -0,4408x + 43,201R² = 0,9999
25
27
29
31
33
35
37
39
0 10 20 30 40
51
Tabla 11. Resultado de límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad del cuerpo del talud.
Fuente: los autores.
Muestra: Cuerpo
1D 14 6
19,19 15,19 15,19
28,90 20,36 26,56
26,3 19,10 24,09
15 25 35
2,6 1,3 2,5
7,11 3,91 8,90
37 32 28
2D 38 35C
8,47 8,6 9,11
9,68 10,7 11
9,49 10,4 10,73
0,2 0,3 0,3
1,02 1,80 1,62
19 17 17
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE
PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOSNORMA: INVIAS 125 - 126 - 13
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS
CÁLCULOS
DETERMINACIÓN LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE
PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
CÁLCULOS
Peso recipiente (g)
Peso recipiente + material (g)
Peso recipiente + material seco
Porcentaje de humedad (%)
Peso del agua
Peso suelo seco
Cápsula
Peso recipiente (g)
Peso recipiente + material (g)
Peso recipiente + material seco
N° golpes
Cápsula
Peso del agua
Peso suelo seco
Porcentaje de humedad (%)
52
Gráfica 6. Curva de fluidez de la pata del talud.
Fuente: los autores. Tabla 12. Resultado de limite líquido, limite plástico e índice de plasticidad de la pata del talud.
Fuente: los autores.
19,01
13,68
5,33
LÍMITE LÍQUIDO (%)
LÍMITE PLÁSTICO (%)
ÍNDICE DE PLASTICIDAD (%)A - 2 - 4
CURVA DE FLUIDEZ
CLASIFICACIÓN
y = -0,4804x + 31,024R² = 0,9925
12
14
16
18
20
22
24
26
28
0 10 20 30 40
Muestra: Pata
1D 14 6
14,00 19,90 15,20
21,70 25,36 22,92
20,1 24,51 21,91
10 25 34
1,6 0,8 1,0
6,09 4,61 6,71
26 18 15
18 12A 3B
5,78 8,14 8,78
7,04 9,56 10,56
6,89 9,4 10,33
0,2 0,2 0,2
1,11 1,26 1,55
14 13 15
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO, LÍMITE
PLÁSTICO E ÍNDICE DE PLASTICIDAD DE LOS SUELOSNORMA: INVIAS 125 - 126 - 13
DETERMINACIÓN DEL LÍMITE LÍQUIDO DE LOS SUELOS
CÁLCULOS
DETERMINACIÓN LÍMITE PLÁSTICO E ÍNDICE DE
PLASTICIDAD DE LOS SUELOS
Porcentaje de humedad (%)
CÁLCULOS
Peso recipiente + material seco
N° golpes
Porcentaje de humedad (%)
Cápsula
Peso del agua
Peso suelo seco
Peso recipiente + material (g)
Cápsula
Peso recipiente (g)
Peso del agua
Peso suelo seco
Peso recipiente + material (g)
Peso recipiente + material seco
Peso recipiente (g)
53
7.1.4. Determinación de la gravedad específica de las partículas sólidas de los suelos y del llenante mineral, empleando un picnómetro con agua. INV E – 128. Las relaciones de aire, agua y sólidos de la corona del talud por medio de un promedio, arrojó un valor de 2.71, véase la tabla 13. El cuerpo del talud por medio de un promedio arrojó un valor de 2.69, véase la tabla 14. La pata del talud por medio de un promedio arrojó un valor de 2.72, véase la tabla 15. Tabla 13. Resultado de la gravedad específica de la corona del talud.
Fuente: los autores.
°C25Temperatura
g772,5Peso picnómetro + agua+
suelo
g681,3Peso picnómetro + agua
Peso tara + suelo + agua g642,1
g123,4Peso tara + suelo seco
g71,1Peso tara
g145,3Peso suelo seco
Densidad del agua a 20°C g/cm30,997
cm3518,7Volumen del picnómetro
°C25
g770,9
g650,6
g151,2
Volumen del picnómetro cm3500,9
g/cm30,997
g190,4
g198,9
g696,4
g75,9
cm3532,7Volumen del picnómetro
Peso tara
Temperatura
Peso picnómetro + agua+
suelo
Peso picnómetro + agua
Peso picnómetro
Densidad del agua a 20°C
Peso suelo seco
Peso tara + suelo seco
Peso tara + suelo + aguaPeso tara + suelo + agua
g202Peso tara + suelo seco
g136,6Peso suelo seco
g/cm30,997Densidad del agua a 20°C
DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL,
EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA
Gravedad especifica corona del talud
Peso picnómetro g153
g684,1Peso picnómetro + agua
g771,1Peso picnómetro + agua+
suelo
g164,1Peso picnómetro
2,68
MUESTRA: CORONA DEL TALUD
PICNÓMETRO 1 PICNÓMETRO 2 PICNÓMETRO 3
NORMA: INVIAS 128 - 13
Gravedad específica a 20°C 2,75 Gravedad específica a 20°C 2,71 Gravedad específica a
2,71
°C25Temperatura
g65,4Peso tara
g627,5
54
160,2 g 151,5 g 153,9 g
657,6 g 648,9 g 650,7 g
782,2 g 774,4 g 775,8 g
26,5 °C 26,5 °C 26,5 °C
80,7 g 75,6 g 71,1 g
693,8 g 697,5 g 692 g
277,1 g 274,5 g 268,7 g
196,4 g 198,9 g 197,6 g
0,998 g/cm3 0,998 g/cm3 0,998 g/cm3
498,3 cm3 498,3 cm3 497,7 cm3
DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL,
EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA
Gravedad especifica pata del talud 2,72
MUESTRA: PATA DEL TALUD
2,72
Peso picnómetro + agua+
suelo
Peso picnómetro + agua+
suelo
Peso picnómetro + agua+
suelo
Temperatura Temperatura Temperatura
Peso tara Peso tara Peso tara
Gravedad específica a 20°C 2,73 Gravedad específica a 2,70 Gravedad específica a
Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua
Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco
Peso suelo seco Peso suelo seco Peso suelo seco
Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C
Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro
Peso picnómetro Peso picnómetro Peso picnómetro
Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua
NORMA: INVIAS 128 - 13
PICNÓMETRO 1 PICNÓMETRO 2 PICNÓMETRO 3
Tabla 14. Resultado de la gravedad específica del cuerpo del talud.
Fuente: los autores. Tabla 15. Resultado de la gravedad específica de la pata del talud. Fuente: los autores.
160,7 g 154,1 g 151,2 g
657,1 g 651 g 648,5 g
732,2 g 726,1 g 723,7 g
26,5 °C 26,5 °C 26,5 °C
93,1 g 74,8 g 70,3 g
663,2 g 645,8 g 660,8 g
213,4 g 194,1 g 189,1 g
120,3 g 119,3 g 118,8 g
0,998 g/cm3 0,998 g/cm3 0,998 g/cm3
497,3 cm3 497,8 cm3 498,2 cm3
DETERMINACION DE LA GRAVEDAD ESPECÍFICA DE LAS PARTÍCULAS SÓLIDA DE LOS SUELOS Y DEL LLENANTE MINERAL,
EMPLEANDO UN PICNÓMETRO CON AGUA
Gravedad especifica cuerpo del talud 2,69
MUESTRA: CUERPO DEL TALUD
Gravedad específica a 20°C 2,66 Gravedad específica a 2,69 Gravedad específica a
Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco Peso tara + suelo seco
Peso suelo seco Peso suelo seco Peso suelo seco
2,72
Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C Densidad del agua a 20°C
Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro Volumen del picnómetro
Temperatura Temperatura Temperatura
Peso tara Peso tara Peso tara
Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua Peso tara + suelo + agua
Peso picnómetro Peso picnómetro Peso picnómetro
Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua Peso picnómetro + agua
Peso picnómetro + agua+
suelo
Peso picnómetro + agua+
suelo
Peso picnómetro + agua+
suelo
PICNÓMETRO 1 PICNÓMETRO 2 PICNÓMETRO 3
NORMA: INVIAS 128 - 13
55
7.1.5. Consolidación unidimensional de los suelos. INV E – 151. Se realizó este ensayo en la parte de la pata del talud, para determinar la magnitud y velocidad de la consolidación junto al flujo de agua o erosión interna y así reducir el peligro de fallas en la vía, los resultados se pueden evidenciar en la tabla 16, en las gráficas 7, 8, 9, 10, 11 y 12 se encuentran las curvas de tiempo-deformación de cada incremento de cargas, en donde se evaluó la deformación al 100% por medio del método de la raíz cuadrada del tiempo. Posteriormente se evidencian en la tabla 17 los cálculos de la relación de vacíos de cada incremento de carga, coeficientes de compresibilidad volumétrica, compresibilidad, permeabilidad y de consolidación con valores de Cc a 0.0674 y Cr a 0.1605, en la gráfica 13 se muestra la evaluación del esfuerzo de pre- consolidación por medio de líneas rectas tangentes a la curva obtenida del tiempo-deformación de las cargas, siendo 2.1 logaritmo, es decir, 125.893 kPa. Finalmente se evidencian los cálculos del módulo edométrico para predecir los asentamientos del estrato encontrado y ajustar un análisis para la estabilización, mejora y/o prevención del talud, dio un módulo edométrico de 7465.88 kPa, véase la tabla 18 y la gráfica 14. Tabla 16. Ensayo de consolidación.
Fuente: los autores.
71,72 g 61,58 g
4,94 cm 133,30 g
1,94 cm 2,71
19,17 cm2 0,517
37,18 cm3 0,34
1,93 cm3 12,67 cm3
24,52 cm3
500 gr 1000 gr 2000 gr 4000 gr 8000 gr 16000 gr
26,38 KPa 51,49 KPa 101,70 KPa 202,12 KPa 402,95 KPa 804,63 KPa
5 2,2 0,029 0,243 0,614 1,050 1,540 2,130
15 3,9 0,033 0,262 0,632 1,075 1,584 2,162
30 5,5 0,036 0,272 0,643 1,090 1,599 2,180
60 7,7 0,04 0,287 0,658 1,108 1,610 2,198
120 11,0 0,044 0,296 0,665 1,123 1,620 2,213
240 15,5 0,047 0,305 0,670 1,134 1,631 2,231
480 21,9 0,051 0,316 0,683 1,144 1,639 2,245
900 30,0 0,054 0,32 0,690 1,155 1,649 2,259
1800 42,4 0,058 0,327 0,694 1,166 1,659 2,285
3600 60 0,062 0,334 0,701 1,17 1,661 2,289
19,40 mm 19,34 mm 19,00 mm 18,30 mm 17,13 mm 15,47 mm
NOTA: La carga que controlo el proceso de expansión fue de 250g por el brazo (10)
Peso suelo Peso anillo
CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS
NORMA: INVIAS 151 - 13
Volumen (V)
Diametro Interno Peso anillo + Peso suelo
Altura (H) Gs
eo
n
Segundos Raiz (t)
TIEMPO (s)
Peso Especifico
Area (a)
Vv
Vs
CARGAS-DEFORMACION
H inicial
56
Gráfica 7. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 1.
Fuente: los autores Gráfica 8. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 2.
Fuente: los autores.
26,38 KPa
18,10
20,82
9,80
96,04
90,29
0,85
0,80
1,00
113,25
10,64
0,043
X
1,15X
CARGA 1:
Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo
Tv(0.9)
Raiz t90
t90(seg)
t100(seg)
Raiz t100
Cv(cm²/seg)
Tv(1)
(H/2)² (mm)
Deformación 100%
0,025
0,030
0,035
0,040
0,045
0,050
0,055
0,060
0,065
0 10 20 30 40 50 60
DEF
OR
MA
CIÓ
N
RAIZ DE TIEMPO (t)
51,49 KPa
14,00
16,10
9,80
96,04
90,29
0,85
0,80
1,00
113,25
10,64
0,294
X
1,15X
CARGA 2:
Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo
(H/2)²
Tv(0.9)
Raiz t90
t90(seg)
Deformación 100%
t100(seg)
Raiz t100
Cv(cm²/seg)
Tv(1)
0,240
0,250
0,260
0,270
0,280
0,290
0,300
0,310
0,320
0,330
0,340
0 10 20 30 40 50 60
DEF
OR
MA
CIÓ
N
RAIZ DE TIEMPO (t)
57
Gráfica 9. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 3.
Fuente: los autores. Gráfica 10. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 4.
Fuente: los autores.
101,70 KPa
14,00
16,10
9,20
84,64
90,29
0,85
0,90
1,00
99,81
9,99
0,660
CARGA 3:
Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo
X
(H/2)²
Tv(0.9)
Cv(cm²/seg)
1,15X
Raiz t90
t90(seg)
Tv(1)
t100(seg)
Raiz t100
Deformación 100%
0,600
0,620
0,640
0,660
0,680
0,700
0 10 20 30 40 50 60
DEF
OR
MA
CIÓ
N
RAIZ DE TIEMPO (t)
202,12 KPa
15,00
17,25
9,10
82,81
90,29
0,85
0,92
1,00
97,65
9,88
1,114
CARGA 4:
Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo
X
(H/2)²
Tv(0.9)
Cv(cm²/seg)
1,15X
Raiz t90
t90(seg)
Tv(1)
t100(seg)
Raiz t100
Deformación 100%
1,030
1,050
1,070
1,090
1,110
1,130
1,150
1,170
1,190
0 10 20 30 40 50 60
DEF
OR
MA
CIÓ
N
RAIZ DE TIEMPO (t)
58
Gráfica 11. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 5.
Fuente: los autores. Gráfica 12. Gráfica deformación Vs. Raíz de tiempo carga 6.
Fuente: los autores.
402,95 KPa
8,00
9,20
5,00
25,00
90,29
0,85
3,06
1,00
29,48
5,43
1,592
Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo
Deformación 100%
Cv(cm²/seg)
Tv(1)
t100(seg)
Raiz t100
t90(seg)
(H/2)²
Tv(0.9)
X
1,15X
Raiz t90
CARGA 5:
1,520
1,540
1,560
1,580
1,600
1,620
1,640
1,660
1,680
0 10 20 30 40 50 60
DEF
OR
MA
CIÓ
N
RAIZ DE TIEMPO (t)
804,63 KPa
12,00
18,00
9,80
96,04
90,29
0,85
0,80
1,00
113,25
10,64
2,210
CARGA 6:
Grafica Deformación Vs Raiz de Tiempo
Deformación 100%
Cv(cm²/seg)
Tv(1)
t100(seg)
Raiz t100
t90(seg)
(H/2)²
Tv(0.9)
X
1,15X
Raiz t90
2,120
2,140
2,160
2,180
2,200
2,220
2,240
2,260
2,280
2,300
0 10 20 30 40 50 60 70
DEF
OR
MA
CIÓ
N
RAIZ DE TIEMPO (t)
59
Tabla 17. Cálculos del ensayo de consolidación.
Fuente: los autores. Gráfica 13. Evaluación del esfuerzo de pre-consolidación.
Fuente: los autores.
Cc
1,421 0,043 0,513 Cr
1,712 0,294 0,494
2,007 0,660 0,465
2,306 1,114 0,429 mv1
2,605 1,592 0,392 mv2
2,906 2,210 0,344 mv3
2,605 2,27 0,339 mv4
2,306 2,123 0,351 mv5
2,007 2,101 0,352
av1 k1 2,1 125,893 KPa
av2 k2
av3 k3
av4 k4
av5 k5
CONSOLIDACIÓN UNIDIMENSIONAL DE LOS SUELOS
NORMA: INVIAS 151 - 13
CÁLCULOS
Coeficiente de Compresibilidad
(cm2/g)Coeficiente de Permeabilidad (cm/seg) σ Pre-consolidacion
101,70 KPa
202,12 KPa
0,00051
Esfuerzo EfectivoLog Esf.
Efectivo
Deformación
(mm)
Relacion de
Vacios
Coeficiente de consolidacion
0,0674
26,38 KPa 0,1605
51,49 KPa
101,70 KPa
0,00078
0,000086
0,00079
0,00059
0,00042
402,95 KPa
0,00012
Coeficiente de compresibilidad
volumetrica (cm2/g)
0,000517
0,000382
0,000241
0,000130
202,12 KPa
0,00057
402,95 KPa
0,00035
804,63 KPa
0,00019 0,00023
60
0,300
0,350
0,400
0,450
0,500
0,550
1 1,5 2 2,5 3
Rela
cion
de
Vaci
os
Log de Esfuerzo Efectivo
Curva edométrica o de compresibilidad
Tabla 18. Cálculo del módulo edométrico.
Fuente: los autores. Gráfica 14. Curva edométrica o de compresibilidad. Fuente: los autores
127,350 KPa
398,107 KPa
0,055
0,395
0,45
Relación de vacio Δe
Relación de vacios Inicial
Relación de vacios Final
Módulo
Edométrico
7465,88 KPa
7,47 MPa
7465876,12 Pa
761,30 Ton/m²
Deformación unitaria
vertical Ꜫ0,036265938
Incremento de la presión
efectiva270,76 KPa
Esfuerzo Inicial
Esfuerzo Final
MÓDULO EDOMETRICO
61
7.1.5. Ensayo de corte directo en condición consolidada drenada (CD). INV E – 154. Se realizaron cortes directos en condición no consolidada, no drenada ya que el talud en estudio ya había presentado falla con presencia de un deslizamiento, por motivos prácticos fueron apiques de excavaciones superficiales a cielo abierto con muestras parcialmente inalteradas, en la corona, el cuerpo y en la pata. Se debe agregar que, al ser un talud con un deslizamiento, el material extraído del cuerpo fue para corroborar la litología del mismo, los resultados de los esfuerzos en la corona del talud se evidencian en la tabla 19, junto a la gráfica 15 del comportamiento del esfuerzo cortante versus el desplazamiento. En la figura 16, la resistencia al corte y la tabla 20 los parámetros de resistencia con una cohesión de 0,8261 kg/cm2 y un ángulo de resistencia interna de 30,85°, los resultados de los esfuerzos del cuerpo del talud se evidencian en la tabla 21, junto a la gráfica 17 del comportamiento del esfuerzo cortante versus el desplazamiento. En la figura 18, la resistencia al corte y la tabla 22 los parámetros de resistencia con una cohesión de 0,4304 kg/cm2 y un ángulo de resistencia interna de 26,58° y los resultados de los esfuerzos de la pata del talud se evidencian en la tabla 23, junto a las grafica 19 del comportamiento del esfuerzo cortante versus el desplazamiento. En la figura 20, la resistencia al corte y la tabla 24 los parámetros de resistencia con una cohesión de 0,2910 kg/cm2 y un ángulo de resistencia interna de 29,38°, el resumen de estos parámetros se encuentra en la tabla 25.
62
Tabla 19. Ensayo de corte directo condición UU, Corona del talud.
Fuente: los autores
Apique: 1
Muestra: Corona
Altura 25,00 mm 44,96 % 2,71
Diámetro Velocidad 2,4mm/min 18,84 % 29,85 %
Radio Estructura Inalterada 89,33 gr 9,54 %
Volumen SC
1250 2500 5000
Deformación
HorizontalÁrea Carga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
NormalCarga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
NormalCarga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
Normal
(mm) (mm²) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2)
0,00 1963,495 0,000 0,000 0,064 0,000 0,000 0,127 0,000 0,000 0,255
0,20 1953,495 0,040 0,210 0,064 0,010 0,052 0,128 0,069 0,362 0,256
0,40 1943,496 0,056 0,295 0,064 0,027 0,144 0,129 0,089 0,467 0,257
0,60 1933,496 0,068 0,359 0,065 0,037 0,194 0,129 0,098 0,519 0,259
0,80 1923,497 0,081 0,428 0,065 0,047 0,247 0,130 0,105 0,558 0,260
1,00 1913,499 0,091 0,487 0,065 0,056 0,296 0,131 0,116 0,620 0,261
1,20 1903,501 0,101 0,540 0,066 0,066 0,356 0,131 0,127 0,683 0,263
1,40 1893,505 0,109 0,585 0,066 0,077 0,412 0,132 0,139 0,750 0,264
1,60 1883,509 0,109 0,590 0,066 0,086 0,463 0,133 0,149 0,806 0,265
1,80 1873,515 0,122 0,665 0,067 0,094 0,510 0,133 0,158 0,858 0,267
2,00 1863,522 0,129 0,708 0,067 0,101 0,553 0,134 0,165 0,904 0,268
2,20 1853,531 0,136 0,747 0,067 0,106 0,585 0,135 0,174 0,955 0,270
2,40 1843,542 0,142 0,788 0,068 0,112 0,619 0,136 0,179 0,991 0,271
2,60 1833,554 0,149 0,827 0,068 0,118 0,655 0,136 0,190 1,055 0,273
2,80 1823,569 0,155 0,864 0,069 0,124 0,695 0,137 0,198 1,110 0,274
3,00 1813,585 0,158 0,888 0,069 0,130 0,732 0,138 0,208 1,168 0,276
3,20 1803,605 0,158 0,896 0,069 0,136 0,771 0,139 0,214 1,209 0,277
3,40 1793,627 0,157 0,894 0,070 0,143 0,812 0,139 0,216 1,228 0,279
3,60 1783,651 0,156 0,894 0,070 0,148 0,845 0,140 0,217 1,239 0,280
3,80 1773,678 0,157 0,900 0,070 0,153 0,880 0,141 0,219 1,257 0,282
4,00 1763,709 0,156 0,901 0,071 0,159 0,919 0,142 0,222 1,284 0,283
4,20 1753,743 0,156 0,908 0,071 0,166 0,965 0,143 0,227 1,321 0,285
4,40 1743,780 0,155 0,907 0,072 0,172 1,008 0,143 0,229 1,342 0,287
4,60 1733,820 0,153 0,902 0,072 0,180 1,056 0,144 0,227 1,333 0,288
4,80 1723,865 0,151 0,895 0,073 0,187 1,106 0,145 0,224 1,326 0,290
5,00 1713,913 0,150 0,891 0,073 0,191 1,135 0,146 0,222 1,319 0,292
5,20 1703,965 0,148 0,886 0,073 0,194 1,158 0,147 0,218 1,306 0,293
5,40 1694,021 0,148 0,891 0,074 0,195 1,175 0,148 0,216 1,301 0,295
5,60 1684,082 0,147 0,892 0,074 0,190 1,148 0,148 0,215 1,304 0,297
5,80 1674,147 0,146 0,892 0,075 0,177 1,076 0,149 0,216 1,313 0,299
6,00 1664,217 0,145 0,887 0,075 0,171 1,049 0,150 0,216 1,323 0,300
6,20 1654,292 0,215 1,327 0,302
6,40 1644,371
6,60 1634,456
6,80 1624,546
7,00 1614,642
7,20 1604,743
7,40 1594,851
7,60 1584,964
7,80 1575,083
8,00 1565,209
8,20 1555,341
8,40 1545,480
8,60 1535,625
8,80 1525,778
9,00 1515,937
9,20 1506,104
9,40 1496,279
9,60 1486,461
9,80 1476,651
10,00 1466,849
Carga (g)
CORTE 1 CORTE 2 CORTE 3
Carga (g) Carga (g)
25,00 mm Peso del Suelo
3,93cm³
Indice de Plasticidad
Clasificación USUC
Humedad Inicial Gravedad Especifica (Gs)
50,00 mm Humedad Final Limite Liquido
DATOS DEL ENSAYO DATOS GENERALES
Localización: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando.
Descripción del Suelo: Suelo color café oscuro areno-limoso.
ENSAYO DE CORTE DIRECTO CONDICIÓN CONSOLIDADA DRENADA (CD)
NORMA: INVIAS 154 - 13
63
Gráfica 15. Esfuerzo cortante versus deformación de la corona del talud.
Fuente: los autores Gráfica 16. Resistencia al corte de la corona del talud.
Fuente: los autores
64
Tabla 20. Parámetros de resistencia de la corona del talud.
Fuente: los autores
1 2 3
0.075 0.150 0.302
0.908 1.175 1.342
°
kg/cm2
Ton/m2
CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA
PUNTOS DE CORTE
Esfuerzo Normal a la FallaKg/cm2
Esfuerzo Cortante a la Falla
Ángulo de Resistencia Interna 30.854
Cohesión0.826
8.131
65
Tabla 21. Ensayo de corte directo condición UU, Cuerpo del talud.
Fuente: los autores
Apique: 2
Muestra: Cuerpo
Altura 25,00 mm 31,51 % 2,69
Diámetro Velocidad 2,4mm/min 18,06 % 32,18 %
Radio Estructura Inalterada 113,8 gr 14,86 %
Volumen SC
1100 2200 4400
Deformación
HorizontalÁrea Carga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
NormalCarga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
NormalCarga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
Normal
(mm) (mm²) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2)
0,00 1963,495 0,000 0,000 0,056 0,000 0,000 0,112 0,000 0,000 0,224
0,20 1953,495 0,011 0,057 0,056 0,012 0,063 0,113 0,042 0,219 0,225
0,40 1943,496 0,023 0,121 0,057 0,023 0,121 0,113 0,056 0,294 0,226
0,60 1933,496 0,032 0,169 0,057 0,031 0,164 0,114 0,067 0,353 0,228
0,80 1923,497 0,046 0,244 0,057 0,039 0,207 0,114 0,076 0,403 0,229
1,00 1913,499 0,059 0,314 0,057 0,049 0,261 0,115 0,083 0,442 0,230
1,20 1903,501 0,069 0,370 0,058 0,056 0,300 0,116 0,092 0,493 0,231
1,40 1893,505 0,075 0,404 0,058 0,060 0,323 0,116 0,102 0,549 0,232
1,60 1883,509 0,080 0,433 0,058 0,066 0,357 0,117 0,110 0,596 0,234
1,80 1873,515 0,084 0,457 0,059 0,072 0,392 0,117 0,118 0,642 0,235
2,00 1863,522 0,088 0,482 0,059 0,077 0,421 0,118 0,125 0,684 0,236
2,20 1853,531 0,091 0,501 0,059 0,083 0,457 0,119 0,131 0,721 0,237
2,40 1843,542 0,090 0,498 0,060 0,087 0,481 0,119 0,134 0,741 0,239
2,60 1833,554 0,088 0,489 0,060 0,092 0,512 0,120 0,137 0,762 0,240
2,80 1823,569 0,096 0,537 0,121 0,137 0,766 0,241
3,00 1813,585 0,099 0,557 0,121 0,138 0,776 0,243
3,20 1803,605 0,101 0,571 0,122 0,139 0,786 0,244
3,40 1793,627 0,104 0,591 0,123 0,140 0,796 0,245
3,60 1783,651 0,107 0,612 0,123 0,140 0,800 0,247
3,80 1773,678 0,108 0,621 0,124 0,138 0,793 0,248
4,00 1763,709 0,110 0,636 0,125 0,137 0,792 0,249
4,20 1753,743 0,113 0,657 0,125 0,136 0,791 0,251
4,40 1743,780 0,112 0,655 0,126 0,134 0,784 0,252
4,60 1733,820 0,112 0,659 0,127
4,80 1723,865 0,111 0,657 0,128
5,00 1713,913 0,110 0,655 0,128
5,20 1703,965 0,110 0,658 0,129
5,40 1694,021 0,110 0,662 0,130
5,60 1684,082 0,108 0,654 0,131
5,80 1674,147 0,109 0,664 0,131
6,00 1664,217 0,107 0,656 0,132
6,20 1654,292
6,40 1644,371
6,60 1634,456
6,80 1624,546
7,00 1614,642
7,20 1604,743
7,40 1594,851
7,60 1584,964
7,80 1575,083
8,00 1565,209
8,20 1555,341
8,40 1545,480
8,60 1535,625
8,80 1525,778
9,00 1515,937
9,20 1506,104
9,40 1496,279
9,60 1486,461
9,80 1476,651
10,00 1466,849
CORTE 3CORTE 1 CORTE 2
Carga (g) Carga (g) Carga (g)
Indice de Plasticidad
3,93cm³ Peso Unitario Seco Clasificación USUC
25,00 mm Peso del Suelo
50,00 mm Humedad Final Limite Liquido
DATOS DEL ENSAYO DATOS GENERALES
Humedad Inicial Gravedad Especifica (Gs)
Localización: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando.
Descripción del Suelo: Suelo color café areno-limoso
ENSAYO DE CORTE DIRECTO CONDICIÓN CONSOLIDADA DRENADA (CD)
NORMA: INVIAS 154 - 13
66
Gráfica 17. Esfuerzo cortante versus deformación del cuerpo del talud.
Fuente: los autores Gráfica 18. Resistencia al corte del cuerpo del talud.
Fuente: los autores
67
Tabla 22. Parámetros de resistencia del cuerpo del talud.
Fuente: los autores
1 2 3
0.060 0.132 0.252
0.501 0.664 0.800
°
kg/cm2
Ton/m2
CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA
Esfuerzo Cortante a la Falla
Esfuerzo Normal a la Falla
PUNTOS DE CORTE
Kg/cm2
Ángulo de Resistencia Interna 26.584
Cohesión0.4304
4.236024905
68
Tabla 23. Ensayo de corte directo condición UU, pata del talud.
Fuente: los autores
Apique: 3
Muestra: Pata
Altura 25,00 mm 28,44 % 2,72
Diámetro Velocidad 2,4mm/min 18,51 % 19,01 %
Radio Estructura Inalterada 102,1 gr 5,33 %
Volumen SC-SM
2250 4500 9000
Deformación
HorizontalÁrea Carga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
NormalCarga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
NormalCarga
Esfuerzo
Cortante
Esfuerzo
Normal
(mm) (mm²) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2) (kN) (Kg/cm2) (Kg/cm2)
0,00 1963,495 0,000 0,000 0,115 0,000 0,000 0,229 0,000 0,000 0,458
0,20 1953,495 0,050 0,261 0,115 0,045 0,235 0,230 0,098 0,512 0,461
0,40 1943,496 0,078 0,409 0,116 0,058 0,304 0,232 0,153 0,803 0,463
0,60 1933,496 0,091 0,480 0,116 0,078 0,411 0,233 0,186 0,981 0,465
0,80 1923,497 0,096 0,509 0,117 0,102 0,541 0,234 0,208 1,103 0,468
1,00 1913,499 0,098 0,522 0,118 0,129 0,687 0,235 0,222 1,183 0,470
1,20 1903,501 0,096 0,514 0,118 0,156 0,836 0,236 0,233 1,248 0,473
1,40 1893,505 0,095 0,512 0,119 0,170 0,916 0,238 0,240 1,293 0,475
1,60 1883,509 0,094 0,509 0,119 0,175 0,947 0,239 0,247 1,337 0,478
1,80 1873,515 0,175 0,953 0,240 0,251 1,366 0,480
2,00 1863,522 0,172 0,941 0,241 0,254 1,390 0,483
2,20 1853,531 0,168 0,924 0,243 0,254 1,397 0,486
2,40 1843,542 0,255 1,411 0,488
2,60 1833,554 0,255 1,418 0,491
2,80 1823,569 0,255 1,426 0,494
3,00 1813,585 0,256 1,439 0,496
3,20 1803,605 0,256 1,447 0,499
3,40 1793,627 0,256 1,456 0,502
3,60 1783,651 0,256 1,464 0,505
3,80 1773,678 0,255 1,466 0,507
4,00 1763,709 0,254 1,469 0,510
4,20 1753,743 0,254 1,477 0,513
4,40 1743,780 0,256 1,497 0,516
4,60 1733,820 0,256 1,506 0,519
4,80 1723,865 0,256 1,514 0,522
5,00 1713,913 0,255 1,517 0,525
5,20 1703,965 0,254 1,520 0,528
5,40 1694,021 0,254 1,529 0,531
5,60 1684,082 0,256 1,550 0,534
5,80 1674,147
6,00 1664,217
6,20 1654,292
6,40 1644,371
6,60 1634,456
6,80 1624,546
7,00 1614,642
7,20 1604,743
7,40 1594,851
7,60 1584,964
7,80 1575,083
8,00 1565,209
8,20 1555,341
8,40 1545,480
8,60 1535,625
8,80 1525,778
9,00 1515,937
9,20 1506,104
9,40 1496,279
9,60 1486,461
9,80 1476,651
10,00 1466,849
Carga (g)
CORTE 1 CORTE 2 CORTE 3
Carga (g) Carga (g)
3,93cm³ Peso Unitario Seco Clasificación USUC
25,00 mm Peso del Suelo Indice de Plasticidad
DATOS GENERALES
Humedad Inicial Gravedad Especifica (Gs)
50,00 mm Humedad Final Limite Liquido
ENSAYO DE CORTE DIRECTO CONDICIÓN CONSOLIDADA DRENADA (CD)
NORMA: INVIAS 154 - 13
Localización: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando.
Descripción del Suelo: Suelo color café areno-limoso, en proceso de meteorización.
DATOS DEL ENSAYO
69
Gráfica 19. Esfuerzo cortante versus deformación de la pata del talud.
Fuente: los autores Gráfica 20. Resistencia al corte de la pata del talud.
Fuente: los autores
70
Tabla 24. Parámetros de resistencia de la pata del talud.
Fuente: los autores Tabla 25. Resumen de los parámetros de resistencia.
Fuente: los autores
7.2 LEVANTAMIENTO TOPOGRÁFICO. Se realizó el levantamiento topográfico obteniendo las curvas de nivel descritas de la georreferenciación en las tablas 3, 4 y 5. Véase la figura 18. Se hizo una separación de secciones cada 20m para conocer los perfiles del talud, véase la figura 19 y 20. Para el análisis del modelo matemático se eligieron los perfiles de las secciones K0+050, K0+060 y K0+070 ya que son los que marcan un desplazamiento en las curvas de nivel y está presente el talud, véase la figura 21.
1 2 3
0.119 0.243 0.534
0.522 0.953 1.550
°
kg/cm2
Ton/m2
CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA
Kg/cm2
Esfuerzo Cortante a la Falla
Esfuerzo Normal a la Falla
PUNTOS DE CORTE
Ángulo de Resistencia Interna 29.381
Cohesión0.291
2.864
1 2 3
0.075 0.150 0.302 0.8261 kg/cm2
0.908 1.175 1.342 8.1305 Ton/m2
0.060 0.132 0.252 0.4304 kg/cm2
0.501 0.664 0.800 4.2360 Ton/m2
0.119 0.243 0.534 0.2910 kg/cm2
0.522 0.953 1.550 2.8640 Ton/m2
PATA DEL TALUD
Esfuerzo Normal a la Falla29.3810 °
Esfuerzo Cortante a la Falla
CÁLCULOS DE LOS PARÁMETROS DE RESISTENCIA
CohesiónCORONA DEL TALUD
Esfuerzo Normal a la Falla
Esfuerzo Cortante a la Falla
CUERPO DEL TALUD
26.5836 °
Ángulo de Resistencia
Interna
°
PUNTOS DE CORTE
Kg/cm2
30.8540Esfuerzo Cortante a la Falla
Esfuerzo Normal a la Falla
71
Figura 19. Curvas de nivel
Fuente: los autores Figura 20. Perfiles de las secciones, 1-2.
Fuente: los autores
72
Figura 21. Perfiles de las secciones, 2-2.
Fuente: los autores Figura 22. Perfiles de análisis del modelo matemático.
Fuente: los autores
73
7.3 MODELO MATEMÁTICO En casi todos los métodos, la estabilidad de un talud se cuantifica por medio del factor de seguridad (F.S). Para este trabajo utilizó el programa Slide. Se realizó el análisis con un estimativo de los parámetros obtenidos del muestreo de campo, en las partes del talud para tener una idea del comportamiento. Véase la tabla 26. Tabla 26. Propiedades de los materiales
Fuente: (SLIDE V 6). Se realizó el análisis en Slide antes del deslizamiento en la Abscisa K0+050 por método de equilibrio limite no exactos, método de dovelas por aproximados de Bishop simplificado (véase la figura 23), con un factor de seguridad de 3.875,(véase la tabla 27) y un análisis global en la tabla 28 y método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price, (véase la figura 24), con un factor de seguridad (FS) de 4.101, (véase la tabla 29), y un análisis global en la tabla 30.
Figura 23. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+050.
Fuente: (SLIDE V 6).
74
Tabla 27. Método de Bishop simplificado, K0+050.
Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 28. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+050.
Fuente: (SLIDE V 6).
75
Figura 24. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050.
Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 29. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+050.
Fuente: (SLIDE V 6).
76
Tabla 30. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+050.
Fuente: (SLIDE V 6). Se realizó el análisis en SLIDE donde se presenta el deslizamiento en la Abscisa K0+060 por método de equilibrio límite no exactos, método de dovelas por aproximados de Bishop simplificado, véase la figura 25, con un factor de seguridad de 3.144, véase la tabla 31 y un análisis global en la tabla 32 y método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price, véase la figura 26, con un factor de seguridad (FS) de 4.101, véase la tabla 33, y un análisis global en la tabla 34.
77
Figura 25. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+060.
Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 31. Método de Bishop simplificado, K0+060.
Fuente: (SLIDE V 6).
78
Tabla 32. Análisis global del método de Bishop simplificaado, K0+060.
Fuente: (SLIDE V 6).
79
Figura 26. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060.
Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 33. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+060.
Fuente: (SLIDE V 6).
80
Tabla 34. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+060.
Fuente: (SLIDE V 6). Se realizó el análisis en Slide después del deslizamiento en la Abscisa K0+070 por método de equilibrio límite no exactos, método de dovelas por aproximados de Bishop simplificado, véase la figura 27, con un factor de seguridad de 4.268, véase la tabla 35 y un análisis global en la tabla 36 y método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price, véase la figura 28, con un factor de seguridad (FS) de 4.268, véase la tabla 37, y un análisis global en la tabla 38.
81
Figura 27. Análisis de estabilidad método de Bishop simplificado, K0+070.
Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 35. Método de Bishop simplificado, K0+070.
Fuente: (SLIDE V 6).
82
Tabla 36. Análisis global del método de Bishop simplificado, K0+070.
Fuente: (SLIDE V 6).
83
Figura 28. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070.
Fuente: (SLIDE V 6). Tabla 37. Método de GLE/Morgenstern-Price, K0+070.
Fuente: (SLIDE V 6).
84
Tabla 38. Análisis global del método de GLE/ Morgenstern-Price, K0+070.
Fuente: (SLIDE V 6). SOLUCIÓN Se plantea una solución por medio del método de terraceo, donde se evalúa y el FS aumenta.
85
Figura 29. Análisis global del método de Bishop simplificado, Solución.
Fuente: (SLIDE V 6). Figura 30. Análisis de estabilidad método de GLE/ Morgenstern-Price, Solución.
Fuente: (SLIDE V 6).
86
8. CONCLUSIONES Después de realizar los ensayos para la caracterización en el laboratorio de la muestra, se determinó una clasificación mediante el (SUCS), obteniendo un material denominado (SC) Arena arcillosa de alta compresibilidad. De acuerdo con la clasificación y los límites de consistencia este suelo se clasifica como un no cohesivo o granular, lo aclaran un poco más los parámetros obtenidos para un suelo denso. Se realizó un levantamiento topográfico donde se identificó la superficie del área en estudio, donde se evidenció una pendiente promedio de 47.57° en el área afectada por el deslizamiento. De acuerdo con los parámetros de resistencia obtenidos en la parte de la corona del talud con un ángulo de resistencia interna de 30.85° y una cohesión de 8.1305 Ton/m2 en la parte del cuerpo del talud con un ángulo de resistencia interna de 26.58° y una cohesión de 4.2360 Ton/m2 y en la parte de la pata del talud con un ángulo de resistencia interna de 29.38° y una cohesión de 2.840 Ton/m2. Se evaluó el factor de seguridad en el área afectada por el deslizamiento por el método de Bishop simplificado obteniendo un valor de 3.144, también por el método de dovelas preciso por GLE/Morgenstern-Price obteniendo un valor de 3.137, según lo establecido con el título H en la tabla H.2.4-1, el factor mínimo directo es de 1.50 en condiciones de taludes estáticos y agua subterránea normal, indicando que se sobre poner al valor establecido.
87
9. RECOMENDACIONES
Poder contar con personal de apoyo y presupuesto para realizar un estudio geotécnico de exploración de campo y laboratorio más amplio con el fin de conocer de forma más directa las condiciones a profundidad de una ladera o talud.
88
89
BIBLIOGRAFÍA Aguilar Collazo, R.-D. (2015). Landslide hazard analysis from trigger parameter
calibration of SSE methodology based on GIS for La Popa Hill, Cartagena-Colombia. XV Congreso colombiano de geotécnia & II Conferencia Internacional especializada en rocas blandas. Cartagena 5 al 7 de octubre de 2016., (pág. 8). Bogotá.
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de las partículas sólidas de los suelos y del llenante mineral, empleando un picnómetro con agua. Bogotá, D.C.: Invías. Obtenido de https://www.invias.gov.co/index.php/documentos-tecnicos1
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Obtenido de https://www.publications.usace.army.mil/USACE-Publications/Engineer-Manuals/?udt_43544_param_page=7
92
ANEXOS Anexo A. Perfil estratigráfico de la corona del talud.
Fuente: los autores.
1 Parte: Corona 58 cm
Prof.
m
0,08
0,50 Suelo de color café oscuro areno - limoso.
DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS (PROCEDIMIENTO VISUAL Y
MANUAL)
NORMA: INVIAS 102 - 13
Proyecto: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando
Sondeo: Profundidad:
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Capas Descripción
Suelo color marrón orcuro a negro, con vegetación en
distintos grados de descomposición.
93
Anexo B. Perfil estratigráfico del cuerpo del talud.
Fuente: los autores.
1 Parte: Cuerpo 50 cm
Prof.
m
Suelo de color café areno - limoso, .0,50
DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS (PROCEDIMIENTO VISUAL Y
MANUAL)
NORMA: INVIAS 102 - 13
Proyecto: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando
Sondeo: Profundidad:
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Capas Descripción
94
Anexo C. Perfil estratigráfico de la pata del talud.
Fuente: los autores.
1 Parte: Pata 104 cm
Prof.
m
0,04
0,90
0,10Suelo color café, con vegetación en distintos grados
de descomposición, producto del deslizamiento
presente en el talud.
Suelo de color café oscuro areno - limoso, en proceso
de meteorización.
PERFIL ESTRATIGRÁFICO
Capas Descripción
DESCRIPCIÓN E IDENTIFICACIÓN DE SUELOS (PROCEDIMIENTO VISUAL Y
MANUAL)NORMA: INVIAS 102 - 13
Proyecto: Estabilización del talud en el K2+000 vía Ibagué - San Bernando
Sondeo: Profundidad:
Suelo color marrón orcuro a negro, con vegetación en
distintos grados de descomposición.