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mil UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DELOJA

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ESTABILIZACION DE , TALUDES EN EL PROYECTO DE RIEGO

"CAMPANA MALACATOS 77

TOMO 1

Tesis de . Grado previa a la

Obtención del Título de

INGENIERO CIVIL.

AUTORES:VICTOR HUGO CONDE SHINGREFRANKLIN MEDARDO RUIZ VEGA

BREMER ELICIO SOLANO JIMENEZ

DIRECTOR:

ING. NUMA ARCINIEGA

LOJA - ECUADOR1996

Esta versión digital, ha sido acreditada bajo la licencia Creative Commons 4.0, CC BY-NY-SA: Reconocimiento-No comercial-Compartir igual; la cual permite copiar, distribuir y comunicar públicamente la obra, mientras se reconozca la autoría original, no se utilice con fines comerciales y se permiten obras derivadas, siempre que mantenga la misma licencia al ser divulgada. http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/deed.es

Septiembre, 2017

Loja, 30 de Mayo de 1996

Señores.

MIEMBROS DEL H. CONCEJO DE FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DE LA UNIVERSIDAD TECNICA PARTICULAR DE LOJA -

Ciudad.-

De mis consideraciones.

Numa Arciniega G. Director de la Tesis de grado realizada

por los seí'íores: Víctor Conde Sh., Franklin Ruiz V. y

Bremer Solano J., que versa sobre el tema.

ESTABILIZACION DE TALUDES EN EL PROYECTO DE RIEGO

CAMPANA-MALACATOS" .

CERTIFICO:

Que el presente trabajo ha sido realizado bajo mi

dirección y asesoría, luego de haber revisado los

borradores y cumplidas las sugerencias y observaciones

necesarias, autorizo su presentación ante el H. Consejo

de Facultad, por considerar que se trata de una

investigación que reune los méritos suficientes para

ello.

De Uds. muy atentamente.

1

/Ing. Ni 'Arciega G.

I RECTOR

AUTORIA

La responsabilidad del trabajo

investigativo, resultados y conclusiones

que se expresan son de exclusividad de los

Autores.

Loja, mayo 30 de 1996

íctor H. Conde Sh.

JIfl • " 1

Fin'.Rujz V.

DEDICATORIA;

El.presente trabajo es dedicado

a mis padres, a mía hermanos y

muy especialmente a mi madre que

con mucho sacrificio y sabios

consejos supo enrumbarme por el

camino del bien y así culminar con

exito mis estudios.

VICTOR HUGO

Con la satisfacción del

deber cumplido, dedico el

presente trabajo a mis

padres, que con sacrificio

y amor he culminado mi

formación profesional.

A mi esposa Patricia y a

¡ni pequea hija Valeria

Estefanía, hermanos y

demás familiares.

FRANKLIN MEDARDO

A mis padres, que con su hermoso

ejemplo de trabajo y abnegación

supieron guiarme por el camino más

correcto.

A mi esposa Janeth y mi hija Anita

Cristina, hermanos y demás

familiares

BREMER ELICIO

AGRADECIMIENTO

Al Sr. Ing. Numa Arciniega G. Director de Tesis

quien de una forma desinteresada nos proporcionó

sus conocimientos y experiencias para la

realización del presente trabajo.

De igual manera dejamos constancia de nuestros

sinceros agradecimientos al Ing. Jorge Aguirre,

Ing. Angel Tapia, a todas y cada una de las

personas que contribuyeron a la culminación de la

presente tesis.

Así mismo queremos hacer extensivo nuestro

reconocimiento a la UNIVERSIDAD TECNICA

PARTICULAR DE LOJA, y especialmente a la FACULTAD

DE INGENIERIA CIVIL, y a todos sus catedráticos

por los invalorables conocimientos recibidos.

Los Autores

TEMA: ESTABILIZACION DE TALUDES EN EL PROYECTO DE RIEGO

-CAMPANA - MALACATOS" -

PROGRAMA DE ESTUDIO

CAPITULO 1

1. GENERALIDADES

1.1 Introducción

1.2 Justificación del Proyecto

1.3 Objetivo \0'

1.4 Alcance

1.5 Ubicación Geográfica

1.6 Descripción del Area del Proyecto

1.6.1 Topografía

1.6.2 Climatología

1.6.3 Geología

1.6.4 Hidrología

y

CAPITULO II

2. FACTORES QUE ORIGINAN FALLAS EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES

2.1 Desprendimientos

2.2 Corrimientos

2.2. 1 Deslizamiento

2.2.1.1 Deslizniientos Lentos

2.2.1.2 Deslizamientos Rápidos

2.2.2 Flujos de Arcilla

2.2.3 Corrimientos Provocados por la Licuefacción y

Análogos

2.2.4 Reptación

2.3 Problemas Originados según los Procesos Constructivos

2.4 Factores que contribuyen al aumento de Esfuerzos

Cortantes en un talud.

2.5 Factores que contribuyen a la disminución de Esfuerzos

Cortantes en un talud.

CAPITULO III

3. INCIDENCIA DEL AGUA SOBRE LOS TALUDES

3.1 Aguas Infiltradas

3.2 Filtración de Agua a través de Embanques

3.3 Factores que influencian en la posición de las

Líneas de Filtración

3.4 Diagramas de Flujo en Análisis de Estabilidad

3.5 Casos Especiales de flujo a través de un talud

3.6 Flujos de agua a través de Formaciones Heterogéneas

3.7 Deslizamientos Fluidos

3.8 Condiciones para Suelos Sumergidos

CAPITULO IV

4. FALLAS EN LOS TALUDES

4.1 Taludes

4.2 Tipos de Taludes

4.3 Importancia de los Taludes

4.4 Fallas en Laderas Naturales

4.4.1 Falla por Deslizamiento Superficial

4.4.2 Falla por Deformación Acumulativa

4.4.3 Flujos

4.4.3.1 Flujo en Material Seco

4.4.3.2 Flujo en Material Húmedo

4.5 Fallas de taludes Artificiales

4.5.1 Falla Traslacional

4.5.2 Falla Rotacional

4.5.3 Falla con Superficie Compuesta

4.5.4 Fallas Múltiples

4.6 Derrumbes y Caídos

4.7 Otros tipos de Fallas

4.7.1 Fallas por Agrietamiento

4.7.2 Fallas por Erosión

4.7.3 Fallas por Tubificación

4.8 Fallas por Licuación

4.9 Deformaciones en Terraplenes

CAPITULO V

5. METODOS DE CALCULO PARA LA ESTABILIDAD DE TALUDES5.1 Método Sueco

5.1.1 Análisis de estabilidad respecto a la falla por

Rotación.

5.1.1.1 Estabilidad en Suelos Cohesivos.

5.1.1.2 Estabilidad en Suelos que tienen Cohesión

y Fricción

5.1.2 Análisis de estabilidad respecto a la fallaTraslacional

5.2 Taludes de Arena

5.3 Estabilidad de taludes utilizando el Método Práctico

propuesto por el Ing. Raúl Valle Rodas

5.3.1 Estabilidad de taludes Uniformes

5.3.2 Estabilidad de taludes con presencia de agua

CAPITULO VI

6. METODOS MECANICOS PARA LA CORRECCION DE TALUDES Y LADERAS

6.1 Líneas de acción de todos los Métodos estabiljzantes

6.2 Métodos para eludir los problemas derivados dedeslizamientos y fallas

6.3 Métodos de Excavación

6.3.1 Remoción de Material Inestable

6.3.2 Tendido y Abatimiento de los taludes

6.3.3 Construcción de bermas y escalonamientos6.4 Sistema de Drenaje

6.4.1 Drenaje Superficial

6.4.1.1 Cunetas

6.4.1.2 Contracune tas

6.4.1.3 Alcantarillas

6.4.1.4 Bordillos

6.4.1.5 Lavaderos

6.4.2 Subdrenajes

6.4.2.1 Subdrenajes interceptores y pantallas dedrenaje

6.4.2.2 Subdrenajes de penetración

6.4.2.3 Galerías de drenaje

6.4.2.4 Drenes verticales

6.4.2.5 Trincheras estabilizadoras

6.5 Empleo de materiales de peso específico bajo

6.6 Consolidación de suelos comprensibles

6.7 Utilización de materiales estabilizantes

6.8 Construcción de estructuras de retención

6.9 Empleo de contrapesos al pie de la falla

6.10 Empleo de pilotes

6.11 Anclajes

6.12 Empleo de Vegetación

CAPITULO VII

7. DETERMINACION Y ANALISIS DE LAS POSIBLES CAUSAS QUE

PRODUCEN LAS FALLAS EN LOS TALUDES DEL PROYECTO DE RIEGO

CAMPANA-MALACATOS".

7.1 Tramo No 1: Abscisa 0+400 - 0+800.00

7.2 Tramo No 2: Abscisa 1+300 - 1+560.00

7.3 Tramo No 3: Abscisa 2+980 - 3+600.00

7.4 Tramo No 4: Abscisa 4+300 - 5+025.00

7.5 Tramo No 5: Abscisa 10+500 - 11+500.00

• Causas

Causas

Causas

• Causas

• Causas

CAPITULO VIII

8. DEFINICION DE PARAMETROS PARA LA ESTABILIZACION DE

TALUDES

8.1 Levantamiento topográfico puntual de los taludes a

estabilizar.

8. 1. 1 Generalidades

8.1.2 Levantamiento topográfico de la zona en estudio8.2 Geología Regional

8.3 Estudio de Mecánica de Suelos

8.3. 1 Generalidades

8.3.2 Formación de los Suelos

8.3.2.1 Clases de Suelos

8.3.3 Propiedades de los Suelos

8.3.4 Estudio de los Suelas en Laboratorio

8.3.4.1 Toma de Muestras

8.3.4.2 Contenido de Humedad

8.3.4.3 Límites de Atterberg

8.3.4.3.1 Límite Líquido

8.3.4.3.2 Límite Plástico

8.3.4.3.3 Indice de Plasticidad

8.3.4.4 Análisis Granuloniétrico

8.3.4.5 Ensayo de Compresión Triaxial.

8.315 Clasificación de los Suelos.

8.3.5.1 Sistema AASHTO

8.3.5.2 Clasificación Unificada de Suelos (S.U.C.S)

8.3.6 Capacidad Admisible.

8.3.7 Parámetros de Diseño

CAPITULO IX

9. DESCRIPCION, ANALISIS DE ESTABILIDAD D

ALTERNATIVAS DE SOLUCION DE LOS TRAMOS

PROYECTO.

9.1 Introducción.

TALUDES Y

CRITICOS DEL

.z Cálculo de Estabilidad de taludes del tramo No.4

abscisa 4±300-5+025 y tramo No.5 abscisa 10+500-11+500.

9.3 Descripción Topográfica, Geológica, Geotécnica,

Condiciones de drenaje y Soluciones para los tramoscríticos.

9.3.1 Tramo No 1: Abscisa 0+400 - 0±800

9.3.2 Tramo No 2: Abscisa 1+300 - 1+560

9.3.3 Tramo No 3: Abscisa 2+980 - 3+600

9.3.4 Tramo No 4: Abscisa 4+300 - 5+025

9.3.5 Tramo No 5: Abscisa 10+500 - 11+500

9.4 Diseño de Obras

9.4.1 Plan de Reforestación.

9.4.1.1 Objetivo.

9.4.1.2 Introducción.

9.4.1.3 Selección de la Especie.

9.4.1.4 Plantación.

9.4.1.5 Protección de la Reforestación.

9.4.2 Diseño de Contracunetas.

9.4.2.1 Máximo Caudal Probable

9.4.2.2 Gasto Hidraúlico

CAPITULO X

10. PRESUPUESTO

10.1 Generalidades.

10.2 Precio Unitario.

10.3 Factores que intervienen en el cálculo del análisis

de Precios Unitarios.

10.4 Valor real de los Jornales.

10.5 Organización de Actividades.

10.6 Presupuesto de las Soluciones Propuestas.

10.7 Reajuste de Precios.

10.7.1 Conceptos Básicos.

10.7.2 Determinación de la Cuadrilla Tipo.

CAPITULO XI

11. PROGRAMACION.

11.1 Generalidades.

11.2 Pasos previos para la Programación de la Obra.

11.3 Métodos de Programación y Selección del mismo.

11.4 Programación y Cronograma Valorado.

CAPITULO XII

12. EVALUACION DE LOS IMPACTOS AMBIENTALES

12.1 Generalidades

12.2 Condiciones Ambientales Existentes

12.2.1 Aspectos Físicos

12.2.1.1 Recurso Hídrico

12.2.1.2 Calidad de Aire

12.2. 1.3 Condiciones Acústicas

12.2.1.4 Riesgos Naturales

12.2.1.5 Calidad del Agua

12.2.2 Aspectos Bióticos

12.2.2.1 Animales

12.2.2.2 Plantas

12.2.3 Aspectos Socio-Económicos

12.3 Identificación y Evaluación de Efectos Ambientales

12.3.1 Metodología

12.3.2 Identificación de Acciones y Factores

Ambientales

12.3.3 Evaluación

12.3.3.1 Descripción de los Impactos Negativos

determinados en la Etapa de

Construcción

12.3.3.2 Descripción de los Impactos Negativos,

Identificados en la Etapa de Operación

y Mantenimiento

12.4 Identificación de las Medidas de Mitigación

12.4.1 Etapa de Construcción

12.4.2 Etapa de Operación y Mantenimiento

12.5 Estimación de Costos de las Medidas de Mitigación

12.5.1 Etapa de Construcción

12.5.2 Etapa de Operación y Mantenimiento

CAPITULO XIII

13. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

CAPITULO XIV

14.1 ANEXOS

14.2 PLANOS

14.3 INDICE

14.4 BIBLIOGRAFIA

CAPITULO

1

1. GENERALIDADES

1.1 1 NTRODUCC ION

El moderno desarrollo de las obras de Ingeniería, tales

como canales, caminos o ferrocarriles, así como el impulso

que la construcción de presas de tierra ha recibido en todo

el mundo en los últimos años y el proyecto y desarrollo de

obras de protección, contra la acción de ríos, por medio de

bordos, etc; han puesto al diseño y construcción de taludes

en 'un plano de importancia ingenieril de primer orden. Tanto

por el aspecto de inversión, como por el de consecuencias

derivadas de su falla, los taludes constituyen hoy una de las

estructuras ingenieriles que exigen mayor cuidado por parte

del proyectista.

La construcción de estas estructuras es probablemente

tan antigua como la misma humanidad; sin embargo, durante

casi toda la época histórica han constituído un problema al

margen de toda investigación científica; hasta hace

relativamente pocos años, los taludes se manejaron con normas

puramente empíricas, sin ningún criterio generalizador de las

experiencias adquiridas. La expansión del ferrocarril y el

canal primero y de la carretera después, provocaron los

primeros intentos para un estudio racional de este campo;

pero no fue sino hasta el advenimiento de la actual mecánica

de suelos cuando fue posible aplicar al diseño de taludes

normas y criterios, que sistemáticamente tomasen en cuenta

las propiedades mecánicas e hidráulicas de los suelos

constitutivos, obteniendo experiencia sobre bases firmes y

desarrollando las ideas teóricas que permiten conocer cada

vez más detalladamente el funcionamiento particular de estas

estructuras.

En lo que respecta al estudio de estabilidad de taludes,

cabe recalcar que el cuidado relativo en las exploraciones y

la abundancia de ensayos de laboratorio no es,

desafortunadamente, una garantía totalmente segura de que no

se presenten fracasos, la habilidad para sacar conclusiones y

2

tomar decisiones acertadas requiere una combinación de

conocimientos teóricos, experiencia, observación aguda yPerspicacia para darse cuenta de los diferentes factores

físicos que van a influir o han influido de manera importanteen el comportamiento de una estructura. El suelo es un

material demasiado complejo por su falta de homogeneidad y la

variabilidad de sus propiedades, debida principalmente a lapresencia del agua. Los resultados de pruebas de Laboratorio

y de campo dan apenas una idea de lo que puede acontecer enel problema real, ya que es imposible reproducir en un ensayo

las condiciones de campo en un ciento por ciento. Unaexploración, además, dista mucho de ser completa en el

sentido absoluto, ya que el suelo sólo podrá ser parcialmente

visible y ensayable. De otro lado, los análisis matemáticos

en que se basan las conclusiones y predicciones sobre el

comportamiento de este material, tan heterogéneo y estudiado

experimentalmente con tantas limitaciones, se fundan enhipótesis bastante simplificatjvas.

Dentro de la ciencia de Ingeniería civil, el estudio de

la estabilidad de taludes aparece como un tema abandonado por

los estudiosos de la mecánica de suelos y nuestras

Universidades y Facultades de In geniería civil no le han

dado la importancia que debería tener en nuestro medio, que

como todos conocemos en temporada de lluvias las diferentes

obras y construcciones viales se ven sujetas a interrupciones

debido a grandes deslizamientos. La mecánica de suelos como

otras tantas áreas de la Ingeniería se ha estructurado como

una copia de los programas de Universidades Norteamericanas y

Europeas que son zonas dónde no existe la topografía y los

suelos residuales que favorecen la falla permanente de lostaludes.

Uno de los mayores problemas que deben afrontar lasinstituciones del estado que tienen que ver con el desarrollo

de la Provincia de Loja en lo que se refiere a sistemas de

riego; y en la actualidad específicamente La SubcomisiónEcuatoriana PREDESUR, es el mantenimiento y o ptimización delos proyectos de riego existentes.

El presente estudio se orienta y aplica aPpt:riego Campana-Malacatos ; el cual debido a laopog'i-fia;9

Cconstitución y formación de los suelos de la zona presenta un

problema de estabilización de taludes. Esto origina

constantes deslizamientos que producen problemas como:

continua interrupción del flujo de agua en el canal, excesiva

presencia de sedimentos, obstrucción continua de la

plataforma, aumento en los costos de mantenimiento, etc.

Este trabajo de investigación se desarrolla con el

exclusivo fin de sugerir y recomendar alternativas de

solución para estos problemas, para lo cual se requerirá

desde luego la concientización y una política de servicio

social de las entidades gubernamentales, particularmente

PREDESUR.

1..2 JUSTIFICACION DEL PROYECTO

Dado que la zona donde se desarrolla la conducción del

Proyecto de Riego 'Campana-Malacatos' es altamente inestable

y propensa a constantes deslizamientos especialmente en sus

primeros tramos; es entonces de vital importancia realizar un

estudio que permita salvaguardar las estructuras construidas,

y además, este estudio conllevará a la disminución de los

costos que se producen por mantenimiento del canal y la

plataforma, debido a los continuos deslizamientos que ocurren

en el lugar.

1..3 OBJETIVO : Establecer las soluciones de estabilización a

los constantes deslizamientos que ocurren en

el proyecto de riego Campana-Ma1acatos".

1.4 ALCANCE

El presente proyecto tiene como alcance un estudio que

proponga soluciones prácticas y reales al problema que se

presenta a lo largo de la conducción del Proyecto de Riego

"Campana-Malacatos"; en lo que respecta a la estabilización

de taludes; con lo que se pretenderá disminuir, o eliminar

4

los constantes deslizamientos en dicho sector; así como,

preservar la integridad del canal y la plataforma.

Con la presente investigación pretendemos desarrollar

las siguientes actividades

- Ubicación de los taludes desestabilizados del proyecto

"Campana-Malacatos".

- Evaluación y análisis de las causas que producen las

fallas en los taludes.

- Determinación del tipo de falla que presentan los

deslizamientos.

- Determinación de técnicas adecuadas para la solución y el

control de los deslizamientos.

- Planificación de métodos de prevención para garantizar las

soluciones propuestas.

- Obtener un documento de consulta que servirá tanto para

los estudiantes, como para los profesionales de los

diferentes organismos del estado.

1.5 UBICACION GEOGRAFICA

El proyecto "Campana-Malacatos" motivo de nuestro

estudio, se encuentra ubicado al Sur Oriente del Cantón Loja,

Provincia de Loja. Su inicio se localiza oximadament 20

Km de la Ciudad de Loja en el barrio denominado Rumishitana y

su extensión es de aproximadamente 14 Km.

La zona de riego se encuentra al norte de la parroquia

Malacatos, la misma que se encuentra limitada por la cota

1740 m.s.n.m y la 1600 m.s..n.m. y que tiene como coordenadas

geográficas 04° 13' de latitud sur y 79° 14 de longitud

oeste.

En la zona de riego están comprendidos los sectores del

Sauce, Belén, El Carmen, La Granja, Piedra Grande, San

Francisco y Palenque.

5

1.6 DESCRIPCION DEL AREA DEL PROYECTO

1.6.1 TOPOGRAFIA

Topográficamente hablando, el proyecto en estudio

presenta un relieve bastante variable; con presencia de

accidentes geográficos que originan deslizamientos continuos

especialmente desde la captación hasta la entrada al sifón,

en una extensión aproximada de 1500 m, siendo este el tramo

más crítico del proyecto. A partir de la salida del sifón

hasta el final de la conducción, el sector, presenta similares

condiciones topográficas; pero con la diferencia de que la

conformación de los suelos se presenta con mejores

características de estabilidad.

1.6.2 CLIMATOLOGIA

De los estudios climáticos realizados del proyecto

Campana-Malacatos" teniendo como base las estaciones

cercanas, la Argelia y Malacatos tenemos los siguientes

datos:

La temperatura media anual es de 20°C con una oscilación

térmica de 1.2°C siendo el mes de noviembre el más cálido

(21.2°C) y el más frío en junio (18.8°C). En general la

temperatura permanece casi constante durante todos los meses

del afio y teniendo muy buenas características en la

producción agrícola.

La humedad relativa tiene un promedio anual de 74% y las

variaciones mensuales no son significativas.

La precipitación para la estación de Malacatos posee una

cantidad de lluvia anual de 636.3 mm con un total de 114 días

lluviosos siendo los meses de mayor precipitación: febrero,

marzo y abril con más de 100 mm. Los meses más secos son:

agosto, septiembre, octubre y noviembre.

6

1.6.3 GEOLOGIA

La zona de estudio se encuentra formada por rocas

metamórficas y en menor escala rocas sedimentarias producto

de depósitos aluviales.

Según el mapa geológico del Ecuador el proyecto

'Campana-Malacatos' presenta las siguientes características

geológicas.

Suelos pertenecientes a la serie Zamora: filita,

cuarzita, esquistos, grafítica, muscovítica, bIotita, gneis.

Suelos pertenecientes a la formación San Cayetano 700 m:

límolita, arcilla, arenisca, conglomerado, carbón, toba. -

1.6.4 HIDROLOGIA

El Río Campana nace en las estrib4iones de la

cordillera Campana de Filo Grande, 1—::Ia doe de

600 lit/seg, se hace estimaciones debido a que no existe

ninguna estación de tipo Hidrométrica la cota de captación

es 1743 m.s.nm, con un caudal de

El Río Campana desemboca en el Río Malacatos en la cota

1680 m.s.n.m y siguiendo aguas abajo se encuentra una

estación Hidrométrica; el Río Malacatos tiene un área de

drenaje de 160 Km2 , con una estación Hidrométrica instalada

con planchas linnimétricas y en la cual se registran

periódicamente aforos.

Para el presente proyecto de estudio nos serviremos de

toda la información de que disponen estas estaciones.

CAPITULO 11

7

2. FACTORES QUE ORIGINAN FALLAS EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES

Los factores que originan fallas en los taludes pueden

ser principalmente de dos tipos: Desprendimientos y

Corrimientos; sin descartarse los problemas provocados por

los procesos constructivos y la diversidad de factores que

inciden tanto en el aumento como en la disminución de

esfuerzos cortantes que actúan en un talud.

2-1 DESPRENDIMIENTOS

Los desprendimientos de tierra ocurren en terreno

inclinado en toda clase de materiales de tierra, tierra-roca

y roca. Generalmente un desprendimiento puede definirse como

un movimiento hacia abajo y hacia el lado de una parte del

suelo o una masa del suelo-roca, algunas veces llamado una

con respecto aquella parte que queda en el sitio.

Este movimiento va acompañado por una fractura de la unión

que liga la parte separada y la remanente de la masa a través

de la superficie de deslizamiento. Corrientemente la

separación empieza en algún punto débil, por ejemplo grieta o

grietas viejas de tensión en el mismo talud o en la

superficie del terreno adyacente bastante horizontal, y se

compone primero de movimientos más o menos lentos a lo largo

de la superficie de dislocación seguidas por un movimiento

más rápido de la parte separada. Los desprendimientos a

menudo muestran una topografía característica. Hay una área

típica cerca del extremo superior del desprendimiento a

partir del cual se ha excavado y llevado el material a un

área de deposición cerca del extremo inferior del

desprendimiento.

El estudio de los desprendimientos llevará a la

conclusión que sus características en una región dada

dependerán de la geología, topografía y clima de ésta.

2.2 CORRIMIENTOS

Los corrimientos son movimientos bastante rápidos de las

8

masas de suelo o roca en direcciones combinadas vertical y

horizontalmente.

La mayoría de los corrimientos de tierra no ocurren

espontáneamente. Comúnmente el talud del suelo ha sido

inestable por años y de tiempo en tiempo da avisos de su

inestabilidad por lentos asentamientos o porque se forman

grietas. La resistencia de los depósitos naturales es tan

variable y el número de fuerzas diferentes que actúan es tan

grande, que los estudios teóricos son, en el mejor de los

casos, solo indicaciones de lo que es probable que ocurra.

Finalmente ocurre algo que aumenta los esfuerzos en el suelo

o disminuye su resistencia a tal punto que se produce la

falla.

En lo que a corrimientos se refiere se analizarán los

siguientes grupos: Deslizamientos, Flujos de arcilla,

Corrimientos provocados por la Licuefacción y análogos;

además del fenómeno de Reptación.

2.2.1 DESLIZAMIENTO

Por deslizamiento se comprende el desplazamiento de las

rocas constituyentes de la ladera, que se produce en forma de

resbalamiento sin perderse el contacto entre la parte

deslizante y la parte fija (base) de la ladera. La causa del

desplazamiento puede ser el despedazamiento mecánico de las

rocas o su corrimiento plástico por la ladera o sobre la

base.

Las causas que originan estos deslizamientos pueden ser

internas y/o externas. Dentro de las internas tenemos la

disipación de la cohesión y el aumento de la presión de poro.

Como causas externas podemos anotar: colocación de cualquier

tipo de sobrecarga en la corona del talud, ocurrencia de

sismos, incremento en la altura del talud o hacerlo más

escarpado.

Los deslizamientos se clasifican de acuerdo a la forma

9

de su superficie; sea esta plana, curva o quebraday/o se

trata de cu?ias que deslizan. Además existen dos tipos de

Deslizamientos: Lentos y rápidos.

DESLIZAMIENTO PLANO

Se produce a través de superficies de discontinuidad que

buza hacia el exterior del macizo o son paralelas al talud.

La masa deslizante sufre una traslación. La superficie de

discontinuidad puede ser un plano de estratificación, deesquistosidad; diaclasas, sobre todo si está llena de

arcilla, etc.

DESLIZAMIENTOS A TRAVES DE SUPERFICIES CURVAS O QUEBRADAS

Este tipo de deslizamientos son ocasionados por diversos

tipos de construcciones como son: Construcción de

terraplenes, desmontes, muelles, etc. Se suscitan también en

taludes cuando su pie es socavado por corrientes naturales.

2..2..1.1 DESLIZAMIENTOS LENTOS

Se caracterizan por un deslizamiento relativamente lento

de las capas superficiales, o también de las capas profundas

que arrastran consigo las capas superficiales. Estos se

producen generalmente en masas de tierra que tienen poca

pendiente y que poseen en cierta medida características

apreciables de cohesión.

2.2.1.2 DESLIZAMIENTOS RAPIDOS

Estos deslizamientos se producen generalmente en un

terreno de gran pendiente al principio, más suave después e

incluso a contrapendiente. Cuando se trata de grandes masas,

un deslizamiento es capaz de hacer cambiar de lecho a un río

que fluye en el valle y que recibe en la fase final los

terrenos deslizados.

Fig. 11-1 Corte esquemático de un deslizamientoTonidoDeG11zamjonto2 y Derrumbes. 803a González H.

1.- Macizo de rocas de base2.- Fracturas de pedazamiento3.- Pared de corte4.- Bancos de deslizamiento5.- Superficie (curva) de deslizamiento6.- Cuerpo de Deslizamiento7.- Embalsamiento de agua8.- Lengua del deslizamiento9.- Pie del deslizamiento

2.2.2 FLUJOS DE ARCILLA

Se trata de movimientos lentos semejantes a un glaciar,

de una masa de arcilla con gran cantidad de agua. Se origina

con frecuencia en el pie, a menudo desmenuzado, de un

deslizamiento.

La inclinación de la zona inferior puede variar entre

04° y 15° con la horizontal. Su velocidad media puede oscilar

entre 4 y 600 m/afo; aumentando en épocas de lluvia.

lo

11

2..2..3 CORRIMIENTOS PROVOCADOS POR LA LICUEFACCION Y ANALOGOS

Las arenas finas, medias y limos aluviales o residuales

pueden formar depósitos flojos e inestables, especialmente si

están formados por granos redondeados y son uniformes. Si

están saturados, cualquier perturbación puede provocar

presiones intersticiales elevadas, ya que por ser poco

permeables puede no dar tiempo a que haya drenaje, y conducir

a la licuefacción o anulación de presiones efectivas.

La masa se mueve como un líquido viscoso, puede alcanzar

velocidades de hasta 50 Km/h sobre taludes muy llanos. La

causa principal de la licuefacción son los terremotos.

2.2.4 REPTACION

Se trata de movimientos lentos a veces tanto como 8

mm/a?ío que no suponen en muchas ocasiones rotura del terreno.

Produciéndose muchos de ellos únicamente en determinadas

estaciones.

Este fenómeno se manifiesta por la inclinación de los

postes de las cercas o de cualquier otro objeto rígido que

esté embebido en el suelo. La reptación se evidencia con la

suave curva de los árboles que se presentará en dirección del

movimiento.

Estos movimientos de reptación permiten pues detectar el

futuro deslizamiento, ya que es un estado de cuasi-equilibrio

que puede turbarse fácilmente y convertirse en un corrimiento

de tierra durante la realización de trabajos de Ingeniería

tales como excavaciones profundas o terraplenes pesados, etc.

Es difícil detener la reptación, pero lo que si se puede

lograr es una reducción de la velocidad del movimiento por

drenaje, debido a que aumenta la resistencia del suelo y

evita las periódicas expansiones y retracciones.

12

2.3 PROBLEMAS ORIGINADOS SEGUN LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS

Los procesos de construcción utilizados en este tipo de

obras son fuentes de graves problemas de estabilidad de

taludes como los que a continuación se detallan.

- Alteraciones de las condiciones de flujo interno de agua

al hacer cortes, colocar rellenos, hacer zanjas o

excavaciones.

- Sobrecarga de estratos débiles por relleno, a veces de

desperdicios.

- Sobrecarga de terrenos con planos de estratificación

desfavorables por relleno.

- Remoción por corte, de algún estrato de material permeable

que funcionará como un manto natural drenante de estratos

de arcilla suave.

- Aumento de presiones de filtración u orientación

desfavorables de fuerzas de filtración al producir cambios

en la dirección del flujo interno del agua, por haber

realizado cortes o construido rellenos.

- Exposición al aire y al agua, por corte de arcillasfisuradas.

- Remoción de capas superficiales de suelo por corte, lo que

puede causar el deslizamiento de capas del mismo estrato

ladera arriba sobre mantos subyacentes de suelo más duro oroca.

Incremento de cargas hidrostáticas o niveles piezométricos

bajo la superficie de un corte, al cubrir la cama del

mismo con una capa impermeable.

2.4 FACTORES QUE CONTRIBUYEN AL AUMENTO DE ESFUERZOS

CORTANTES ACTUANTES EN UN TALUD.

1 Remoción de soporte que comprende:

l.a Erosión.

1.a.1 Por corriente y ríos.

II JORNADAS DE INGENIERIA CIVIL, Estabilidad de taludes, 1975,Capítulo 3, Página 102 y 110, Guayaquil - Eoudot'.

13

1.a.2 Por glaciares.

1.a.3 Por acción de oleaje o corrientes marinas.

1.a.4 Por procesos sucesivos de humedecimiento y secado

(brisa, congelamiento, etc.)

Lb Modificación del talud previo por caídos, deslizamiento,

asentamiento o cualquier otra causa.

1.c Actividad humana

1.c.1 Cortes y excavaciones.

1.c.2 Remoción de muros de retención o tablestacados.

1.c.3 Vaciado de lagos, lagunas o depósitos de agua.

2. Sobrecarga

2.a Por causas naturales.

2.a.i Peso de lluvias, nieve, etc.

2.a.2 Acumulación de materiales por caídos,

deslizamientos u otras causas.

2.b Por actividad humana.

2.b.i Construcción de rellenos.

2.b.2 Edificios y otras sobrecargas en la corona.

2.b.3 Eventuales fugas de agua de tubería y ductos.

3. Efectos transitorios, como sismos.

4. Remoción de materiales subyacentes que proporcionaban

soporte.

4.a Por ríos o mar.

4.b Por meteorización.

4.c Por erosión subterránea por flujo de agua (tubificación,

lavado de solventes, etc).

4.d Por actividad humana. Excavación o minería.

4.e Por pérdida de resistencia del material subyacente.

5. Aumento de presión lateral.

5.a Por agua en grietas y fisuras

5.b Por congelación del agua en grietas.

5.c Por expansión de arcillas susceptibles.

14

2.5 FACTORES QUE CONTRIBUYEN A LA DISMINUCION DE ESFUERZOS

CORTANTES ACTUANTES EN UN TALUD.

1. Factores inherentes a la naturaleza de los materiales.

La Composición.

1.b Estructuración.

1.c Estructuras secundarias o heredadas.

1.d Estratificación desfavorable.

2. Cambios por meteorización y actividad físico-química.

2..a Procesos de humedecimiento y secado.

2.b Hidratación.

2.c Remoción de cementantes.

3. Efecto de las presiones de poro, incluyendo las debidas alflujo de agua.

4. Cambios en la estructura, incluyendo fisuración por

liberación de esfuerzos y de gradación estructural bajo losesfuerzos cortantes previamente actuantes.

CAPITULO 111

15

3. INCIDENCIA DEL AGUA SOBRE LOS TALUDES

3.1 AGUAS INFILTRADAS

El agua es el factor que más comúnmente se le asocia con

las fallas de los taludes. La mayoría de los deslizamientos

ocurren después de lluvias fuertes o durante períodos

lluviosos. El control del agua subterránea es uno de los

sistemas más efectivos para la estabilización de

deslizamientos.

Las presiones hidrodinámicas y las fuerzas de filtración

que existen en la zona de flujo de agua, ejercen una poderosa

influencia sobre la estabilidad de los taludes; esta

influencia es generalmente de carácter negativo; es decir,

que cuando un talud está sujeto a flujo, su estabilidad se ve

normalmente disminuida, respecto al caso en que se considere

seco al talud.

La cantidad de agua que penetra o se infiltra en la

tierra queda determinada por varios factores:

1. Cantidad y tipo de precipitación.

2. Ritmo de precipitación. Cuanto más rápidamente cae la

lluvia, menos agua penetra, pues se satura la superficie

del terreno y no permite la infiltración rápida.

3. Pendiente superficial. La infiltración es mayor en

terrenos más planos a los que corresponde velocidades de

escurrimiento superficial menores.

4. La permeabilidad de los suelos y las rocas.

5. La estructura de suelos y rocas, especialmente en lo que

se refiere a fracturación, estratigrafía y la secuencia de

los estratos permeables y los impermeables.

6. Cantidad y tipo de vegetación.

3.2 FILTRACION DE AGUA A TRAVES DE EMBANQUES

Para analizar el fenómeno de filtración de agua, se

asume que la masa de suelo, a través de la cual el agua

16

filtra, es homogénea.

El flujo de agua y sus efectos (presión de filtración),

sobre la estabilidad de taludes deben ser considerados para

la estratificación o composición de las capas de suelo,

especialmente si es impermeable en su naturaleza, además esto

estará influenciado tanto en cantidad como en dirección de la

filtración.

3.3 FACTORES QUE INFLUENCIAN EN LA POSICION DE LAS LINEAS DE

FILTRACION.

Cuando se produce filtración a través de embanques, la

línea superior de flujo es una superficie libre de agua y

forma el límite superior del diagrama de flujo. A esta línea

se la denomina línea de filtrado o línea de saturación. El

efecto de capilaridad contribuye en pequef'ías cantidades al

flujo total que para propósitos prácticos no se consideran; y

por lo tanto no influenciará en la posición de líneas de

filtración.

El análisis de filtración es complejo, puesto que la

posición de la filtración representa un límite hidráulico, el

cual no es directamente conocido; y su determinación se

realiza matemática o gráficamente. La línea que representa la

superficie libre del agua debe cumplir las siguientes

condiciones.

1. Si se analiza un diagrama de flujo consistente en

cuadros, las líneas potenciales interceptarán las líneas

de filtración a iguales incrementos, por cuanto esos

incrementos representan iguales caídas de carga

hidráulica entre las líneas potenciales vecinas

(obsérvese fig. 111-1).

2. La línea de filtración debe interceptar la cara de

entrada, la cara de descarga y los límites entre los

suelos de diferentes permeabilidades a ángulos

determinados por los requerimientos fundamentales o

H

w w

Supertice d Agua Urieo de Fiftroiiri c-- — . -

fin ca de flujo rn'.* y.-'

.X9íJbri u s de Flujo

:

... N. ,••

A- ?••1

---'-----

.L____J

Lrri-ite lrnpermi3clh4

111-1 Fi'..jo neto típicoTría y Apir íor de b,le i^,,S riica de Sue.lo. TOMO III. J.Badnko y R. Rpdriguez

-- Lirie Equiten

P'drolwi

' E

r4-oo

rn

—1

w w

19

condiciones indicadas en la fig. 111-2.

Para la construcción de un diagrama de flujo se deberáseguir los si guientes pasos:

a) El punto de entrada está generalmente a 900 con la caradel embanque y en la elevación máxima del depósito.

b) El punto de descarga depende de si se ha realizado o no

un relleno de rocas (pedraplén). Si existe la línea

superior de filtración, interceptará tan gencialmente auna línea vertical y al punto establecido por la línea de

fracción igual más baja. La línea de flujo llegarátangencialmente a la cara de descarga y a la distancia

"a de la misma cuando no sea posible construir un

relleno de rocas.

c) Las líneas equipotenciales y las líneas de flujo deberán

siempre unirse a 900 El término cuadrados se refiere a

que la distancia desde la línea y las líneasequipotenciales (como puede verse en la ecuación 'A=1 en

la fig. 111-1) deben ser siempre iguales.

3.4 DIAGRAMAS DE FLUJO EN ANALISIS DE ESTABILIDAD

La función del diagrama de flujo es determinante, para

cuantificar la magnitud de las presiones de filtración en

relación a la estabilidad, bajo las condiciones de filtración

constante y abatimiento (descenso de nivel).

El diagrama de flujo indicará claramente elrequerimiento de drenajes o filtros. Si dentro del diseño se

consideran los drenajes, el diagrama de flujo indicará

usualmente concentraciones de flujo en la vecindad de tales

drenajes, indicando condiciones potenciales para el uso detubería.

Para realizar el diseño y localización de los drenajes

nos serviremos del diagrama de flujo; de tal forma que los

efectos erosivos sean minimizados. Mediante el diagrama de

flujo se puede investigar varias posiciones de drenaje en

IT

Cn

WI

Ulww

20

relación a la cantidad de flujo y además proporciona bases

para calcular, el número necesario de filtros y drenajes.

3.5 CASOS ESPECIALES DE FLUJO A TRAVES DE UN TALUD

En el análisis de estos casos, hemos considerado que el

que presenta las condiciones más desfavorables es un talud

sumergido bajo el agua y consolidado .bajo todas las fuerzas

actuantes sobre él. A continuación se presenta un análisis de

la estabilidad de un talud por medio del círculo de fricción.

(3) (b) Cc)

Fig. 111-3 Análisis de la estabilidad de un talud sumergidoTomado: U.S Army Enginneer School-Fort Eelvoir, Virginia

Sea W el peso de la masa hipotéticamente deslizante

considerando la condición sumergida en la que se halla el

talud. El peso del agua contenida en el talud, que se supone

saturado, naturalmente existe, pero es soportado por las

fuerzas de agua Ui y U2, que actúan en las fronteras de la

masa deslizante, según se puede observar en la parte (b) de

la fig. 111-3.

La parte (c) de la fig. 111-3 nos muestra los polígonos

dinámicos correspondientes.

La ecuación de equilibrio de momentos en torno al

centro O del círculo en análisis para las fuerzas que se

muestran en la parte (a) de la fig. 111-3 es la siguiente:

Wd = FR8en + Cria

21

Por su parte el equilibrio de la fuerza en la parte (b)

en torno al mismo centro es igual a:

Wwd = (U2)1

Lo que quiere decir que el momento del peso del agua en

el talud se equilibra exactamente con el momento de las

presiones ejercidas por el agua sobre la superficie del talud

en referencia.

Sea C la fuerza de cohesión del suelo, el factor de

seguridad respecto a la cohesión será:

Fa = Ca/Cna = Ca/(Wi - FRsen)

Esta fórmula utilizaremos para calcular la estabilidad

del talud investigando por tanteos los diversos círculos de

deslizamientos probables.

3.6 FLUJOS DE AGUA A TRAVES DE FORMACIONES HETEROGENEAS

Para el presente análisis el caso más importante en lo

que a práctica se refiere, se da en las formaciones

estratificadas; donde cada estrato está constituido por un

material isótropo en si mismo.

La heterogeneidad es el resultado de considerar en

conjunto los diversos estratos, cuyas propiedades difieren de

unos a otros.

La fig. 111-4 nos muestra algunos casos de flujo en

formaciones estratificadas, en los que se puede establecer

soluciones más o menos sencillas.

En el gráfico aparece la formación estratificada, en la

que se ha dibujado por comodidad a sólo dos estratos; si bien

lo que se dice vale para cualquier número de ellos. En este

primer caso analizado, se considerará que la formación está

solo sujeta a un flujo que ocurre favorablemente a la de la

di®r1,

d2

q 1

---"--"-"-'--- q2

estratificación.

22

h

(a) (b)

Fig. 111-4 Flujo de agua paralelo y normal a las formacionesestratificadas del suelo.

Tomado: U.S Arrny Eg1rmsr Sohool-Fort Belvoir, Virginia.

Llamando ql y q2 a los gastos que fluyen por los

estratos 1 y 2 y Kl y K2 a las respectivas permeabilidades se

tiene que:

qh = ql + q2Pero como: ql Klidl, y;

q2 = K21d2,

resulta que el gradiente hidráulico es el mismo en todos los

estratos.

3..7 DESLIZAMIENTOS FLUIDOS

Deslizamientos fluidos son aquellos que indican la

fluidificación total y completa de la masa del material

granular suelto, que adopta un talud muy suave.

Este tipo de deslizamiento se manifiesta principalmente

en las arenas y la medida precautelatoria para su control es

la compactación adecuada de la arena.

3.8 CONDICIONES PARA SUELOS SUMERGIDOS

Generalmente cuando la elevación del depósito permanece

23

casi constante y donde las fuerzas de filtración son peque?ías

y esencialmente horizontales (como ocurre en el caso donde el

agua aparece en ambos lados del embanque), deberá tratarse el

suelo como si fuese sumergido. El peso de la masa de suelo

sumergido es igual a:

Peso sumergido = Peso saturado - Peso unitario del agua(lib/pie3)

El peso húmedo del suelo deberá utilizarse para todos

aquellos suelos que se encuentran arriba de la línea de

saturación y el peso sumergido para todos los suelos que se

encuentran bajo la línea de saturación. No se considera el

peso saturado bajo la zona de saturación, por cuanto se asume

como neutra a la presión hidrostática del agua en el pie del

talud como producto de la acción de los pesos sumergidos en

lugar de los pesos saturados de los suelos en estudio.

Para el análisis de estabilidad en este tipo de suelo

se considerará, la unidad del peso del suelo húmedo, y los

mismos parámetros de diseño que se han mencionado

anteriormente.

CAPITULO IV

24

4. FALLAS EN LOS TALUDES

4..1 TALUDES

Un talud es una masa de tierra que no es plana sino queposee pendientes o cambios de altura significativos.

El talud consiste de fragmentos intemporizados de roca

acumuladas al pie de un risco o de una montaña. El talud seconstruye gradualmente a medida que las partículas

intemporizadas de rocas son desalojadas del declive del riscoy van rodeando por abajo de él.

En el talud se definen los siguientes elementos:

a) Altura. La cual es fácilmente definible en taludes

artificiales pero difícil de cuantificar en los taludes

naturales o laderas porque el pie y la cabeza no sonaccidentes topográficos bien marcados.

b) Pie o pie de ladera.. Que corresponde al sitio de cambiobrusco de pendiente en la parte inferior del talud.

c) Cabeza o escarpe. Que corresponde al sitio de cambiobrusco de pendiente en la parte superior del talud.

1

d) Altura de . nivel freático. Que es la distancia vertical

desde el pie del talud o ladera hasta el nivel de agua

medida en el punto de escarpe superior.

e) Pendiente. Que puede medirse en grados, en porcentaje ó enrelación m/1, en la cual m es la distancia horizontal que

corresponde a una unidad de distancia vertical.

Existen además otros elementos que se requiere definircorno son longitud, convexidad (vertical), curvatura

(horizontal) y área de cuenca de drenaje, los cuales pueden

definir el comportamiento geotécnjco del talud.

25

4.2 TIPOS DE TALUDES

Existen dos tipos de talud: las laderas o taludes

naturales y los taludes artificiales o realizados por el

hombre.

Cbz de Cr.ncn

rn

Nivel Frtcc-y ALTURA H

\1i

Aftur d&nívl frjtiçç4hw \

PE DE TALUD

() T$ud Arifki ?'--'-c2rte c, R&Ierio'

Ear Supertrr

P€fDrrnD SupErhr -r

Nive' Frtcc 'A rn Pr1di-1tE PrdrnfrntE

ALTURA H

AiturQ d&nivel fr tco MW

1

de Ldr

(ci) TIud NturI o Lçdr

Fig. IV-1 Tipos de TaludesTomado: E3tabilizaci6n de Taludes en Zonas Tropicales. Jaime Suárez Díaz

26

4..3 IMPORTANCIA DE LOS TALUDES

Los deslizamientos destruyen las laderas y taludes

artificiales, cambian la configuración, crean un relieve

específico deslizable, cambian el estado de las rocas en el

talud.

En algunas regiones los deslizamientos cambian el

relieve de modo considerable, afectan las huertas y terrenos

cultivados, alteran la estabilidad de las instalaciones,

edificios, caminos, carreteras, canales, conjuntos enteros de

instalaciones, etc.

Consecuentemente es de vital importancia para la

realización de cualquier tipo de obra de ingeniería,

especialmente en lo que tiene que ver con carreteras y/o

canales, la estabilidad que presenten los taludes a lo largo

de estas obras.

4..4 FALLAS EN LADERAS NATURALES

Son características de las laderas naturales los

siguientes tipos de fallas:

- Falla por deslizamiento Superficial.

- Falla por deformación acumulativa.

- Flujos.

4.4.1 FALLA POR DESLIZAMIENTO SUPERFICIAL

Esta falla se refiere al proceso lento y continuo de

deslizamiento ladera abajo que se presenta en las laderas

naturales en su parte superficial.

Terzaghi, seiala dos clases de deslizamiento ladera

abajo: el masivo y el estacional.

El Masivo. Que afecta a capas de tierra profundas y que se

atribuye al efecto gravitacional, manifestándose

-' 21:.

,,. l, •'-'.' •.El Estacional. Afecta sólo a la corteza superficia •..l- 'e I'l

ladera al sufrir efectos por cambios de a,

por secado y humedecimiento sucesivo o por formas de

contracción y expansión, produciendo movimientos de mayor o

menor grado de acuerdo a las épocas del año; siendo sumamente

bajo el espesor de la capa superficial afectada alcanzando

hasta un metro como máximo.

La Fig. IV-2 nos muestra los signos característicos del

con movimientos constantes.

fenómeno.

Dfrccíón del crfrnkr,tode •e orbciee ftockepor ere.p

L)irçr;5n rturo

1 d& creoniento deI orbc,Iez

-

\FibFe d1trbuIin de

ici veIocidd de rno,1mrentc,en ID idro

J..:.7 •:

Fig. IV-2 Signos del deslizamiento superficialTomado: E2tabjlizaj6n de Taludes. II Jornadas de Inge1er1a Civil

4.4.2 FALLA POR DEFORMACION ACUMULATIVA

Este tipo de fallas se producen en las laderas naturales

como consecuencia de procesos de deformación, por la

tendencia a mover laderas abajo grandes masas, formadas por

materiales no consolidados y bajo la acción de las fuerzasgravitacionales, siendo típicas en depósitos de talud.

28

La superficie de falla de deformación acumulativa es de

forma plana contribuyendo varios factores como son: la

geología de la zona, ya que, por lo general, las

estratificaciones siguen la forma de la frontera exterior de

la ladera; procesos de deformación anteriores a la falla, lo

que contribuye a la formación de los planos de deslizamiento.

La ladera, en estas condiciones, por largo tiempo, puede

deformarse hasta que se produzca la ruptura del suelo a causa

de la acumulación de deformación. Esta ruptura se producirá

primero en las zonas de mayor concentración de esfuerzos

actuantes para luego ocasionar la propagación de las

superficies de falla. Una vez producido este fenómeno puede

presentarse un deslizamiento rápido de las masas afectadas; o

bien permanecer la tierra sobre la superficie de la falla en

un estado crítico de equilibrio, dependiendo prioritariamente

de la inclinación de la superficie de falla formada; como

también, pero en menor grado, por las restricciones que

creare al deslizamiento, los materiales que existen a lo

largo de la falla.

4..4.3 FLUJOS

Este tipo de falla se refiere a movimientos rápidos de

una parte de la ladera donde su superficie de deslizamiento

se desarrolla en un lapso breve; siendo una zona de flujó

plástico entre la parte móvil y las masas fijas de la ladera.

En un flujo existen movimientos relativos de las

partículas o bloques pequefios dentro de una masa que se mueve

o desliza sobre una superficie de falla. Los flujos pueden

ser lentos o rápidos, así como secos o húmedos; y son más

frecuentes en lodos, pudiendo presentarse en fragmentos de

roca, depósitos de talud, suelos granulares, finos o arcillas

francas; siendo más susceptible de fluir cualquier formación

no consolidada.

29

4.4.3.1 FLUJO EN MATERIAL SECO

Los movimientos de flujo en roca comprenden las

deformaciones que se distribuyen a lo largo de muchas

fracturas grandes y pequeñas. La distribución de velocidades

puede simular la de líquidos viscosos. Este tipo de

movimiento ocurre con mucha frecuencia en zonas de alta

montaña y poca vegetación en zonas tropicales; especialmente

en la cordillera de los Andes en el sector Norte de Sur

América.

Se observa una relación de estos flujos con perfiles de

meteorización poco profundos en los cuales las fallas están

generalmente relacionadas con cambios de esfuerzos y

lixiviación ocasionados por la filtración momentánea del agua

en las primeras horas después de una lluvia fuerte. Las

pendientes de estos taludes son generalmente muy empinadas

(más de 450)• Su ocurrencia es ma yor en rocas ígneas ymetamórficas muy fracturadas, y pueden estar precedidos por

fenómenos de inclinación. Estos flujos tienden a ser

ligeramente húmedos y su velocidad tiende a ser rápida a muy

rápida.

4..4..3.2 FLUJO EN MATERIAL HUMEDO

Estos flujos requieren una proporción apreciable de agua

contenida en el suelo la cual desempeña un papel protagónico

en el origen y naturaleza de la falla.

Dentro de estos deslizamientos están los "flujos de

lodo" en los cuales los materiales de suelo son muy finos y

las humedades muy altas, y ya se puede hablar de viscosidad

Propiamente dicha, llegándose al punto de suelos suspendidos

en agua. Los flujos de lodo poseen fuerzas de estructuras

grandes que dependen de su caudal y velocidad.

Dentro de los flujos en material húmedo tenemos: los

flujos rápidos y los flujos lentos.

30

Flujos Rápidos. Se suscitan en épocas de violenta

precipitación pluvial, y se presentan en

laderas de remoción de cobertura vegetal; comienzan en

peque?ias proporciones, rápidamente crecen transportando el

suelo, formando ríos de lodo causantes de catástrofes.

Flujos Lentos. Su ocurrencia se debe a las variaciones

estacionales del clima. Estos flujos suelen

darse en materiales arcillosos fisurados con capas delgadas

de arena con gran contenido de agua, en superficies no muy

profundas con inclinación media que no puede apartarse mucho

del valor del ángulo de resistencia del suelo.

4.5 FALLAS DE TALUDES ARTIFICIALES

En los taludes artificiales son frecuentes los

siguientes tipos de fallas:

- Falla Traslacional

- Falla Rotacional

- Falla con Superficie Compuesta

- Fallas Múltiples

4.5.1 FALLA TRASLACIONAL

En el deslizamiento o derrumbe de traslación el

movimiento de la masa progresa hacia afuera o hacia abajo a

lo largo de una superficie más o menos plana o ligeramente

ondulatoria y tiene muy poco o nada de movimiento de rotación

o volteo.

Los movimientos de traslación son comúnmente

controlados por superficies de debilidad tales como fallas,

juntas, planos de estratificación y zonas de cambio de esta o

de meteorización que corresponden en términos cuantitativos a

cambios en la resistencia al corte de los materiales; o por

el contacto entre la roca y coluviones. En muchos

deslizamientos de traslación la masa se deforma o rompe y

puede convertirse en flujo.

31

( . .

--------- -

'Suelo btQnd-

Suprfci de f..1110.fl'

Suele rnetrizd

x. . . . .

/ .

Roca dura

:1 •:-••./ 1J .3T'13Ç

.- ?-•: ... . . LimiteCorte d Vki 7 . ..- . . .. . '.. :. \ Lirnt de mlteonzQcI3N-1

¡ntn

Suprflc:id Mleen ecaerD

Fig. IV-3 Falla TraslacionalTomado: Estabilización de Taludes en Zonas Tropicales. Jaime Suárez Díaz

4..5.2 FALLA ROTACIONAL

En un deslizamiento o derrumbe rotacional la superficie

de falla es formada por una curva cuyo centro de giro se

encuentra por encima del centro de gravedad del cuerpo en

movimiento.

1 CORTE

HuridimientG -

) Mv1mIenk de Iae maee de tierra bi Orfentacic'r de lee arboles

32

'RPE PRINCIPALTALL

T

////

Criet diaQ raIee de tenic'r(/

T:' Lj'LfLj\J\_jLJ

/ \_ fl)flr

Oriete de corte

-iLJ Grietas de tersi6n

) Aflcrarniçnto

Z— PLANTA

'7

Eccaipe 1-ecunriar

Zona de hundImiento

Zona d

1

Fig. IV-4 Falla RotacionalTomador Eetbi1izci6n de Taludes en Zonas Tx'opicalee. Jaime Suárez Díaz

1)

33

Visto en planta el deslizamiento posee una serie de

agrietamientos concéntricos, y cóncavos en la dirección del

movimiento. En muchos derrumbes rotacionales se forma una

superficie cóncava en forma de 'cuchara". El movimiento no es

necesariamente circular, lo cual es común en materiales

residuales donde la resistencia al corte de los materiales

aumenta con la profundidad.

En la cabeza del movimiento, el movimiento es

aparentemente semi-vertical y tiene muy poca rotación, pero

sin, embargo se puede observar que generalmente la superficie

original del terreno gira en dirección de la corona del

talud, aunque otros bloques giren en la dirección opuesta. A

continuación se muestran algunos casos típicos de derrumbes

de rotación.

Okinde(Por &

Z-7Encirni del pie)7.. ¡rl

7 / / / •/ / / / / ..' / ;__

tJ) Motrlc hrrino b t&1r3l3 tratif1cdc 1ltido

duro

r - Etrçt, dura horfzont& d ' bjo d& d) E=trato bI'r1dD dbj

motGrd blando dí3 un troto dure>

o) Relleno nul2in, duroo) Relleno sobre Eucto btando

ueo b!r3rdo

34

Co ntrj pto

Duro

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MUY, B-Jiendo

Relleno ún t&rpIn cobreuIo muy btond'

Reflo

/ Zono/

_iN Znnq duro

pl-

/// _•;-_ .- \••

t&ud sobrerr,it.,jtig tl r.ii duro

Fig. IV-5 Casos típicos de derrumbes de rotaciónTomado Estabilización de Taludes en Zonas Tropicales. Jaime Euárez Días

La diferencia importante entre los movimientos de

traslación y rotación está principalmente en la aplicabilidad

o no de los diversos sistemas de estabilización. Sin embargo,

un movimiento de rotación trata de autoestabilizarse,

mientras uno de traslación puede progresar indefinidamente a

lo largo de la ladera hacia abajo.

4.5.3 FALLA CON SUPERFICIE COMPUESTA

Estad fallas son el resultado de movimientos de

traslación y rotación, dando lugar a superficie de falla

35

compuesta donde se desarrollan tramos curvos y zonas planas a

la vez, similares a los arcos de circunferencia.

Esta superficie se determina con la presencia de

heterogeneidades dentro del talud.

-

- --- /

-:R

Llfl iC

—

_________________________

• ..• .••• • -. O. •• •/ .:\. • ..• •

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. . ../ ... . • ar falla 1 • : •.• • • k • • /.

• 0

,

-=7

-r-

(b)

Fig. IV-6 Falla CompuestaTomado: Estabilización de Taludes- II Jornadas de Ingeniería Clvii

Este tipo de falla compuesta produce además la

distorsión de los materiales.

36

Por lo general mayor será la componente traslacional en

la falla, cuanto menor sea la profundidad a que aparezcan

fallas, juntas, cuanto más débil sea el estrato.

4..5.4 FALLAS MULTIPLES

Las fallas múltiples pueden ser sucesivas y regresivas,

y se producen generalmente en laderas naturales en las que seefectúa un corte.

Fallas Sucesivas.. Forman a veces, un escalonamiento regular

y consisten en un conjunto de

deslizamientos rotacionales superficiales de las últimas

etapas de degradación en laderas de ardua sobreconsolidada

o fisurada.

Fallas Regresivas. Pueden existir de tipo traslacional o

rotacional. La falla rotacional regresiva

ocurre en regiones de topografía movida o escalonada, donde

existan fenómenos de erosión, o si existen especialmente

estratos de arcilla sobreconsolidadas de lutitas o defisuras. Estas , fallas regresivas se forman por la

inestabilidad que va quedando en las zonas de cabeza de cada

falla que se forme, acercándose estas superficies de falla auna superficie fundamental.

La falla traslacional regresiva ocurre en capas

superficiales y se asocia a arcillas y lutitas, dependiendo

de la cohesividad del material para que se formen menos

unidades en la masa deslizante.

37

--- . -

Folla regresiva rotocfono

e

Flla rriv fro!ccno

FciHo .9U*B]\IQ8

Fig. IV-7 Fallas MúltiplesTomado: Estabilización de Taludes. II Jornadas do Ingoniria Civil

4.6 DERRUMBES Y CA IDOS

Este movimiento consiste en desplazamientos de corte a

lo largo de una o varias superficies que pueden detectarse

fácilmente, o dentro de una zona relativamente delgada. El

movimiento puede ser progresivo o sea que no se inicia

simultáneamente a lo largo de todo lo que sería la superficie

de falla. Los derrumbes pueden ser de una sola masa que se

mueve o pueden comprender varias unidades o masas semi-

independientes.

En los caídos, una masa de cualquier tamaño se

38

desprende de un talud de pendiente fuerte, a lo largo de una

superficie en la cual ocurre ningún o muy poco desplazamiento

de corte, y desciende principalmente a través del aire por

caída libre, a saltos o rodando. El movimiento es muy rápido

a extremadamente rápido y puede o no ser precedido de

movimientos menores que conduzcan a la separación progresiva

del bloque o masa.

Los "caídos de roca' corresponden a bloques de roca

relativamente sana; los caídos de residuos o detritos están

compuestos por fragmentos de materiales pétreos; y los caídos

de tierra corresponden a materiales compuestos de partículas

pequeñas de suelo o masas blandas.

4.7 OTROS TIPOS DE FALLAS

Existen fallas que son independientes de la resistencia

al esfuerzo cortante del suelo; aunque en determinados casos

puede influenciar esta propiedad en la generación y

desarrollo de esta falla, ya sea en mayor o menor grado.

Entre este tipo de fallas tenemos

- Fallas por Agrietamiento

- Fallas por Erosión

- Fallas por Tubificación

4.7.1 FALLAS POR AGRIETAMIENTO

Este tipo de fallas se presentan en dos sentidos

transversal y longitudinalmente.

Los Transversales.. Se producen por asentamientos

diferenciales a lo largo del eje de la

vía y son de considerable atención, únicamente cuando los

terraplenes son construidos en suelos blandos.

Los Longitudinales. Ocurren generalmente en el eje de la vía

y se producen por movimientos

diferenciales tanto del centro como de los hombros del

39

terraplén. Este tipo de agrietamientos suelen ocurrir en

zonas donde los terrenos de cimentación son predominantemente

arcillosos, blandos y compresibles.

GrEt

Cr1vt

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Fig. IV-8 Agrietamiento longitudinal de terraplenesTomado: E3tabilizaci6n de Taludes. II Jornadas de Ingeniería Civil

Entonces podemos decir que el desarrollo de las grietas

se ve influenciado por la naturaleza de los materiales que

forman el terraplén y sus condiciones de compactación.

4..7..2 FALLAS POR EROSION

La erosión es el desprendimiento y arrastre de suelo

causado por el agua. El fenómeno de erosión ocurre cuando los

esfuerzos inducidos por un flujo de agua sobre el suelo

alcanza valores suficientemente grandes para producir

remoción de partículas.

La erosión puede ser analizada comenzando por el

despegue de las partículas de suelo debido al impacto de las

gotas de lluvia. La energía cinética hace despegar las

partículas de suelo. La inclinación del talud constituye uno

de los parámetros más importantes en la erosión si el suelo

está constituido por arenas o gravas arcillosas o limosas.

Adicionalmente ocurre el proceso de flujo superficial en el

cual las partículas removidas serán incorporadas en el flujo

y serán transportadas talud abajo, hasta encontrar

superficies que le sirvan de zona de depositación. Estos

procesos de socavación y flujo superficial son responsables

de la erosión en capas de poco espesor.

Los suelos residuales más erosionables son aquellos

derivados de rocas ígneas ácidas, los que a su vez presentan

comúnmente una preponderancia de iones de Na. Los depósitos

aluviales o coluviales de este tipo de suelos pueden

presentar problemas similares.

Las fallas por erosión consisten en fallas

superficiales provocadas por el ataque de agentes erosivos

como el agua, el viento, etc. sobre los materiales, que

conforman el talud. La falla se muestra en diferentes

aspectos como: irregularidades, socavaciones y canalizaciones

en el plano del talud; tal es el caso que si no se hace

realidad la intervención oportuna del Ingeniero para detener

estos efectos, la incidencia del problema puede ser de tal

manera que incluso puede terminar con la destrucción del

talud en el caso de terraplenes u ocasionar ataques profundos

en el caso de cortes.

4..7..3 FALLAS POR TUBIFICACION

La tubificación o erosión interna es un fenómeno

producido cuando el agua se infiltra a través del suelo con

un gradiente hidráulico superior al crítico, de tal manera

que haya arrastre de partículas; es un factor que se debe

considerar en la estabilidad, pero pudiera, presentarse en

ocasiones, por ejemplo al brotar el agua a. un lado de un

terraplén, cuando exista un embalse en el otro lado. Su

relación con el talud es la formación de túneles y la

conducción de aguas de embalses principalmente.

Este fenómeno empieza con el arrastre de partículas en

el interior de la masa del suelo por efectos erosivos

ocasionados por el flujo del agua; producto de lo cual se

41

forman pequeños canales que permiten fluir el agua con mayor,

velocidad y con mayor poder de arrastre, de tal manera que

una vez iniciada la tubificación tiende a crecer

continuamente por el aumento del diámetro de los canales en

el interior del terraplén. Además este fenómeno crece hacia

el interior, del talud cuando empieza aguas abajo.

La formación de 1canales afecta notablemente la

estabilización, llegando hasta el colapso del borde debido a

la disminución de la sección resistente.

4.8 FALLAS POR LICUACION

Los fenómenos de licuación consisten en la pérdida

rápida de resistencia al esfuerzo cortante, temporal o

definitiva. Tal pérdida conduce al colapso a cualquier

estructura edificada sobre, o hecha de un material que entra

en licuación.

Las dos causas a que puede atribuirse esa pérdida de

resistencia son:

1. Por incremento de los esfuerzos cortantes actuantes.

2. Por el desarrollo de la presiones de poro, debido al

incremento rápido de elevadas presiones en el agua

intersticial, ya sea como consecuencia de un sismo, una

explosión, etc.

La licuación ha producido las fallas más dramáticas y

espectaculares, debido a la magnitud de la masa de suelo que

se pone en juego al producirse este fenómeno, y además puede

cubrir, áreas muy extensas.

Las arenas sueltas con D10 = 0.1 mm y coeficiente de

uniformidad Cu<5 y los limos con índice de plasticidad menor

que 6 son los materiales más peligrosos, tanto al formar

parte del buerpo del terraplén, como en un terreno de

cimentación o en un talud natural.

4.9 DEFORMACIONES EN TERRAPLENES

La deformación acumulativa y progresiva de los hombros

del terraplén son los que originan la falla al desplazarse

verticalmente hacia abajo, produciendo en la corona una

sección escalonada y/o redondeada. Algunas veces, entre la

zona desplazada y el resto del terraplén aparece una grieta

paralela al eje de la vía, lo cual puede ser el inicio de un

deslizamieto de tierras.

La falla de este tipo está asociada a la construcción de

terraplenes con deficiencia de compactación y cuya

deformación es de suelos plásticos finos, zonas con mal

drenaje superficial y/o profundo, presentándose generalmente

en secciones donde la estabilidad no fue perfectamente

diseñada.

En resumen esta falla conlleva un proceso de deformación

acumulativa ligada a la acción de esfuerzos existentes en la

frontera del talud, que tiende a deformarse expandiéndose en

la parte inferior y descendiendo en la parte superior;

deduciéndose generalmente que este problema estriba en los

esfuerzos internos de la estructura y no en los exteriores

sea cual fuere su efecto.

CAPITULO y

43

5. METODOS DE CALCULO PARA LA ESTABILIDAD DE TALUDES

Existen muchos factores que afectan el análisis de

estabilidad de un talud. Estos factores incluyen geometría

del talud, parámetros geológicos, presencia de grietas de

tensión, cargas dinámicas por acción de sismos y flujo de

agua.

Se pueden estudiar superficies planas, circulares,

logarítmicas, parabólicas combinaciones de ellas.

En cualquier terreno que no sea longitudinal, existen

una serie de fuerzas que tienden a nivelarlo:

- Fuerza de la gravedad

- Presión hidrostática del agua

- Presión hidrodinámica-filtración

- Fuerzas Sísmicas

- Cargas impuestas por el hombre al terreno

Estas fuerzas que logren poner en movimiento el terreno,

se denominan motoras. Se oponen a las fuerzas resistentes:

- La resistencia de las rocas que conforma la ladera o talud

- Las raíces de las plantas

- Otros

Cuando el primer grupo de fuerzas predomina sobre el

segundo, el talud se hace inestable. -

Durante la construcción, suelen a veces producirse

roturas locales de los - taludes de desmontes o de terraplenes.

Dichas roturas indican que el valor medio de la resistencia

mínima al corte ha sido sobreestimado y, como constituye en

realidad ensayos de corte en gran escala, ofrecen una

oportunidad excelente para valorar la resistencia mínima

real, y evitar nuevos accidentes en obra cambiando el

proyecto en función de los nuevos datos. El procedimiento a

seguir consiste en determinar, por medio de perforaciones o

13

44

excavaciones, la posición de la superficie de deslizamiento,

computar los pesos de las distintas partes de la masa que

tendió a producir o a oponerse al deslizamiento, y calcular

la resistencia media al corte del suelo que resulta necesario

para satisfacer las condiciones de equilibrio.

Dada la extraordinaria variedad de factores y de

procesos que pueden ser causantes de los orígenes de los

deslizamientos, como regla general, la estabilidad de los

taludes no puede determinarse por medio de los análisis

teóricos. Los cálculos de estabilidad basados en los

resultados de ensayos de suelos son confiables, solo cuando

cumplen estrictamente las condiciones especificadas para cada

ensayo. Pero aún en este caso debe siempre recordarse la

presencia en el subsuelo de discontinuidades no reveladas porlas perforaciones, como ser sistemas de fisuras capilares,

residuos de viejas superficies de deslizamiento, o delgadas

lentes de arena acuífera, pueden invalidar por completo los

resultados de los cálculos.

Los cálculos de estabilidad sirven para volver a

Proyectar taludes que se han derrumbado, o bien para

determinar, antes de iniciar la obra los ángulos de taludadecuados a los re querimientos de seguridad especificados.

De los fenómenos de inestabilidad de taludes, no vamos a

considerar aquí los desplomes ni los corrimientos provocados

por la licuefacción y análogos.

El método del cálculo de la estabilidad se determina porlos siguientes factores:

1) La estructura del deslizamiento; forma de la superficie

de falla revelada o supuesta determinada por el esquema

de cálculo (corte geológico típico y detallado).2) Posibilidad de tomar en consideración todos los efectos

de esfuerzos o fuerzas que actúan en el deslizamiento que

determinan el grado de su estabilidad, las cargaspermanentes 0 temporales, presión hidrodinámica,

45

suspensión hidrostática, aceleración sísmica, etc.

3) Conveniencia de la aplicación práctica con el mínimo

número de cálculos, construcciones gráficas, posibilidad

del uso de la computación y uso de sistemas de cálculo de

estabilidad aplicando esta técnica.

En el desarrollo del presente estudio se utilizará el

método más apropiado para cada condición de talud, sin

descartar el uso de otros métodos aparte de los mencionados

si el caso lo amerita.

A continuación se indican los métodos más usuales y

prácticos que se utilizan en cálculo de estabilidad de

taludes.

5.1 METODO SUECO

Este método asume que la superficie de deslizamiento es

un segmento de la superficie de un cilindro, que en sección

transversal es un arco de circunferencia, es decir, estos

procedimientos se aplican a un análisis de estabilidad

respecto a falla por rotación. Existen varias alternativas

para aplicar este método a los distintos tipos de suelo,

dependiendo estas si los suelos son cohesivos o granulares.

5.1.1 ANALISIS DE ESTABILIDAD RESPECTO A LA FALLA POR

ROTACION

5..1.1.1 ESTABILIDAD EN SUELOS COHESIVOS (GO; C/O)

Para el presente caso se supone un talud homogéneo con

suelo de cimentación y en el cual se expresa la resistencia

al esfuerzo cortante con la ley:

s=c

en donde:

o = parámetro de resistencia llamado cohesión.

S = resistencia al esfuerzo cortante por unidad superficial

del suelo.

46

El Dr. A. Casagrande, nos da un método que puede

utilizarse tanto para estudiar la falla de base como la de

pie del talud.

o4-

/

/

II,

j2,--v-_' ---------y i - w y--, -z-- —a- L-

Fig. V-1 Procedimiento de A. Casagrande para aplicar elMétodo Sueco a un talud puramente "cohesivo.

Tomado: Teoría y Aplicacionesde la Mecánica de suelos Bdi11o, Rodriguez

Considérese un arco de circunferencia de centro en O y

radio R como la traza de una superficie hipotética de falla

con el plano del papel. La masa de talud que se movilizaría,

si esa fuera la superficie de falla, aparece rayada en la

fig. V-1. Puede considerarse que las fuerzas actuantes, es

decir, las que tienden a producir el deslizamiento de la masa

de tierra son el peso del área ABCDA, (se considera un

espesor de talud normal al papel de magnitud unitaria) más

cualesquiera sobrecargas que pudieran actuar sobre la corona

del talud. El momento de estas fuerzas en torno a un eje

normal a través de O según la fig. V-1, en la que no se

consideran sobrecargas, será:

T-1

Mm = Wd

47

que es el llamado momento motor.

Las fuerzas que se oponen al deslizamiento de la masa de

tierra son los efectos de la cohesión" a lo largo de toda la

superficie de deslizamiento supuesta. Así:

Mr = cLR

es el momento de esas fuerzas respecto a un eje de rotación

normal al plano del papel, por O (momento resistente).

En el instante de falla incipiente:

MmMr

Wd = cLR

donde el símbolo debe interpretarse como la suma

algebraica de los momentos respecto a O de todas las fuerzas

actuantes (pesos y sobrecargas).

Definimos entonces un factor de seguridad Fs

Fs=Mm

EWd

La experiencia permite considerar 1.5 como un valor de

Fs compatible como una estabilidad práctica razonable. Debe

entonces cumplirse para la superficie hipotética

seleccionada, que:

Fs k 1.5

Cabe recalcar, que no está de ninguna manera garantizada

que la superficie de falla escogida sea la que represente las

condiciones más críticas del talud bajo estudio (círculo

crítico). Siempre existirá la posibilidad de que el factor de

seguridad resulte menor al adoptar otra superficie de falla.

Por esta particularidad el procedimiento descrito se torna en

un método de tanteos, según el cual deberán de escogerse

otras superficies de falla de diferentes radios y centros,

calcular su factor de seguridad asociado y ver que el mínimo

encontrado no sea menor que 1.5, antes de dar al talud por

seguro.

48

En la práctica resulta recomendable, para fijar el Fs

mínimo encontrar primeramente el círculo crítico de los que

pasen por pie del talud y después el crítico en falla de

base; el círculo crítico del talud será el más crítico de

esos dos.

Taylor y Fellenius 1 realizaron numerosas

investigaciones en este campo tendientes a evitar a los

proyectistas el trabajo largo y tedioso de los tanteos.

Fellenius observó que para 13 = 60° el ángulo a de la

Fig. V-2 resulta igual a O y la tangente a la circunferencia

de falla que pase por el pie del talud., trazada en ese punto,

es horizontal, y que para 53° < 13 < 60° los círculos más

críticos posibles que desde luego pasan por el pie del talud,

interesan al terreno de cimentación; fallas únicamente en el

cuerpo del talud ocurren sólo si 13 > 60°

Fig. V-2 Literales usados en el análisis de taludeshomogéneos cohesivos

1 JUAREZ BADILLIO EULALIO y RICO RODRIGUEZ ALFONSO, Teoría yAplicaación de la Mecánica de Suelos, Tomo II, 1875, Capítulo V,Página 213, Mexico.

11

H\ /

2H

TALUD !

Ç) 29 40

11:1 45 28 37

1;2 2&.€ 251 35

i3 14 25 35

15 113 125 1 37

hJ cireuníre.nck / EVÍper /

et pie del tiud

49

Fellenius elaboró una tabla, en la cual se determina el

centro O de la circunferencia en función de la inclinación

del talud.

& üéntre, de ¡a raur .er€inc1a .esta &tuadú orl ntrc de. cimunícrencic¿crTticoki Inec —Q cuanda 9 >o) ( = O)

4,5H

Fig. V-3 Métodos de Fellenius para determinar lacircunferencia crítica

Como se observa en el gráfico la recta OQ representa el

lugar geométrico de todos los centros de círculos críticos,

en donde 0 = O

Taylor realizó algunos estudios en los cuales considera

dos casos típicos:

a) Talud Cohesivo y terreno de cimentación homogéneo con

él y senil-infinito

Taylor dibujó una gráfica relacionando los valores del

ángulo del talud, 13, con los números de estabilidad obtenidos

para ellos, Ne; así obtuvo el primer tramo curvo de la

gráfica superior de la Fig. V-4, que corresponde a círculos

de falla por el pie del talud. Se ha visto que el número de

estabilidad para los círculos más críticos posibles que

corresponden a la falla de base (R = co ) es 0.181; este valor

define el tramo recto de la misma gráfica en la misma

.26

24

22

20

18

.16

.12

.10

00

06

04

.02

50

figura. La intersección de los tramos recto y curvo E se

producen en un valor del ángulo 13 = 53°. A mayor número de

estabilidad el círculo es más crítico por lo que la parte

recta representa al valor de Ne para los círculos más

críticos, posibles, que son de falla de base con un ángulo de

talud, 13, comprendido entre 00 y 53°. Para valores de 13

mayores de 53° la parte curva rige y los círculos más

críticos posibles pasan por el pie del talud

MflQulo de talud, /3. -

Fig. V-4 Gráfica de Taylor para determinar los números deestabilidad en taludes en materiales "cohesivos,homogéneos con el terreno de cimentación.

b) Talud "Cohesivo" con terreno de cimentación homogéneo con

él y limitado por un estrato horizontal resistente

Para analizar las condiciones de estabilidad de un talud

en material "cohesivo con un estrato resistente localizado

en el terreno de cimentación a una profundidad comprendida

entre O y. 3M, a partir del nivel del terreno, . se utiliza el

concepto de factor de profundidad, D, definido según se

desprende de la Fig. V-5.

si

O

ESTRATO RESISTENTEFig. V-5 Esquema para definir los conceptos de factor de

profundidad, D, y factor de alejamiento n

0 17

z 0-14

0.13

z

0.12

1.]

2 a 4Factor do p rofundidad D.

Fig.. V-6 Gráficas de Taylor para determinar el número deestabilidad y el factor de alejamiento en círculostangentes a un estrato resistente

52

Para un cierto talud el número de estabilidad disminuye

si el factor de profundidad va disminuyendo, es decir si el

estrato firme está más próximo al nivel del terreno.

Con estos antecedentes, Ta ylor pudo trazar las curvas

que aparecen en la Fig. V-6, en lá cual se consideran ángulos

de talud desde 53° hasta 7.5°. Entrando con el valor de D y

usando la curva de 13 correspondiente puede obtenerse el valor

de Ne y el de n, factor de alejamiento interpolado entre las

curvas mostradas.

Terzaghi analizó la presencia de grietas en el cuerpo

y corona de los taludes, determinando los siguientes efectos:

(3RIETA

GRIETAc

LiIRCULO DE FALLA DE BASE

Fig. V-7 Grietas de tensión en la corona de un taludTomador Teoría y Aplicaci6n de la Mecánica de Suelos, Tomo II. Juax'ezBadillo - Rico Rodrguez

a) Reducción de la longitud de la superficie de

deslizamiento con la correspondiente disminución • delmomento resistente.

b) Una disminución del momento motor que se reduce en el

peso de la cuña efe

2 JUARZ BADILLO EULALIO, RICO RODRIGUEZ ALFONSO, Teoría yaplicación de la Mecánica de Suelos, Tomo II, 1975, Capítulo V,página 195 y 186, Mexico.

PN

c) Una generación de empuje hidrostatico causádo pQr.:é1. agua,,de lluvia cuando se almacena en la grieta Estos empuje1

son desfavorables a la estabilidad del talud.tt

Los dos últimos efectos se?ialados según la experiencia

de Terzaghi, tienden en general a contrarrestarse por lo que

su influencia neta en la estabilidad del talud es

despreciable y sólo el primer efecto mencionado ha de ser

tomado en cuenta, para lo cual propone sustituir el valor de

la cohesión del suelo por un valor corregido.

5..1.1..2 ESTABILIDAD EN SUELOS QUE TIENEN COHESION Y FRICCION(C^ wO)

En esta sección se tratan aquellos suelos que, después

de ser sometidos a la prueba triaxial apropiada, trabajando

con esfuerzos totales, es decir, suelos situados arriba del

nivel freático; y cuya ley de resistencia al esfuerzo

cortante es:

5 = c + a tan e

es decir, suelos que poseen "cohesión y fricción.

• Para la realización de análisis de estabilidad en este

tipo de suelos, el método más popular e idóneo es el de las

"dovelas", debido a Fellenius. Que a continuación se detalla.

Se propone un círculo de falla a elección y la masa de

tierra deslizante se divide en dovelas, del modo mostrado en

la Fig. V-8.

El número de dovelas es cuestión de criterio delproyectista, ya que a mayor número de dovelas, los resultados

del análisis son más confiables.

JUAREZ BADILLO EULALIO y RICO RODRIC3UEZ ALFONSO, Teoría yAplicación de la Mecánica de Suelos, Tomo II, 1975, Capitulo y,Página 187, Mexico.

54

A continuación se realiza el análisis de equilibrio de

cada dovela, con referencia a la parte b) de la Fig. V-8.

Wi = peso de la dovela de espesor unitario

Ni = reacción normal del suelo a lo largo

de deslizamiento AL¡

Ti = reacción tangencial del suelo a

superficie de deslizamiento AL¡

de la superficie

lo largo de la

a)

Pi J j2 P

T

wi

.,

..-

Fig. V-8. Procedimiento de las dovelas o de FelleniusTomado: Et&bi1idad de Taludes- II Jornadas de Ingr'n1e'ía Civil

Las dovelas adyacentes a la i-ésima dovela, bajo

estudio, ejercen ciertas acciones sobre ésta, se representan

por las fuerzas normales Pi y P2 y por las tangenciales Ti y

T2.

Fellenius plantea la hipótesis de que el efecto de las

55

fuerzas Pi y P2 se contrarresta; es decir, se considera que

esas dos fuerzas son iguales, colineales y contrarias.

También se acepta que el momento producido por las fuerzas

Ti y T2, que se consideran de igual magnitud, es

despreciable. Estas hipótesis equivalen a considerar que cada

dovela actúa en forma independiente de las demás y que Ni yTi equilibran a Wi.

La presión normal media cri que actúa en la superficie de

deslizamiento lLi, que se considera constante en esa longitud

(base de la dovela), es aproximadamente igual al cociente

Ni/AL¡. Con este valor de al puede entrarse a la ley de

resistencia al esfuerzo cortante que se haya obtenido para el

material (ver parte c) de la Fig. V-8) y determinar el valor

de la resistencia al esfuerzo cortante Si, que se suponeconstante en todo el arco AL1.

Ahora se puede calcular el momento motor en torno al

punto O centro del círculo para el análisis, correspondiente

al peso de las dovelas.

Mill = R2:1 Ti¡

La componente normal del peso de la dovela Ni, no

produce momento ya que su línea de acción pasa por el punto

O. Si existen sobrecargas en la corona del talud, el momento

deberá añadirse a la expresión anterior.

La resistencia al esfuerzo cortante Si, que se

desarrolla en la superficie de deslizamiento de cada dovela,

produce un momento resistente:

Mr = R >SIALI

donde:

R = radio de círculo de la falla

E = sumatoria algebraica de acuerdo al número de dovelas a

estudiarse

Si= resistencia al esfuerzo cortante

ZLi= longitud del arco de la superficie de deslizamiento

56

Luego de calculados el momento resistente y el motor,

definimos un factor de seguridad:

Fs = Mr/Mm = R SiNi/R S ITil SiNi/ITiI

Este método de análisis consiste también en un

Procedimiento de tanteos, en el cual deberán fijarse

distintos círculos de falla, calculando así mismo su

respectivo Fs, el cual no deberá ser menor a 1.5, para

garantizar la estabilidad del talud en análisis.

El procedimiento descrito se aplicará en general a

círculos de falla de base y por el pie del talud.

Cabe mencionar que en el caso de presentarse un talud

con incidencia de presión hidrostática, es decir, situado

total o parcialmente bajo el nivel freático, el análisis de

estabilidad se realizará en base a los esfuerzos efectivos

que se obtengan de una prueba triaxial lenta (con

consolidación y con drenaje) que se realice con medición de

presiones de poro en el plano de falla en el instante de la

misma.

Las hipótesis planteadas anteriormente para taludes

sobre el nivel freático son las mismas que para los taludes

situados total o parcialmente bajo el nivel freático;

incluyendo además un análisis de fuerzas debidas a la presión

hidrostática.

EJERCICIO DE APLICACION (método SUECO)

Determinar el factor de seguridad de un talud de arcilla

contra falla por rotación. El nivel freático está situado por

abajo del nivel superior del suelo firme como se indica en la

Fig.V-9.

k73 -

OOrn 7 VI?

1 /

t'arni ,7tcn trn?:4tnn/m

N.&F TERRENO FiRME

Fig. V-9 Geometría y características del taludTomador Estabilidad de Taludes. II Jornadas de Ingeniería Civil

13 = (1800-73°)/2

13" = 90°-60 13 53.5°-30°

13 = 5350 13" = 300 í3= 23.5°

Sen 53.5° = OD/7.30

AC/Sen 73°7.30/Sen 53.5°OD = 5.87

AC = 8.68

Cos 30,0 = 5.00/AB

Sen 730 = EC/7.30AB = 5.77

EC = 6.98

Tan 30° = EB/5.00

Sen 23.5° = BF/5.77EB = 2.89

BF = 2.30

57

58

Aplicando la fórmula que nos plantea el método sueco

tenemos:

MR EcLRMm EWd

Determinación de longitud del círculo de deslizamiento (L).

L = 2 it R (V°/360°) = ángulo central en grados

L = 2 it 7.30 (730/3600)

L = 9.30 m

Determinación del momento resistente (MR).

MRcLR

MR = 4(9.30)(7.30)

MR = 271.56 ton-m

Determinabión del momento motor (Mm).

A = A.A(ABC) + (A.sector circular OAC - A.A(OAC))

A AC*BF + (R2* AC*OD2 2 2

A = 8.68*2.30 + (7.302* '° * ri - 8.58*5.872 2 1800 2

A = 9.98 + 8.47

A = 18.45 m2

W = Vm A

W = 1.70 ton/u? * 18.45 m2

W = 31.37 ton/m

X = Sen a/2*OG

(R 2 *a /2*2 13*Ra /2

Sena /2 - AC*OD2 13*OD )OG =

R2.*a /2 *fl/Q° -(AC*OD ) /2

OG = 2 /3*R 3 *Sena 12 - 1 13*AC*(0D )2R2 *a /2 *2/180° - (AC*OD ) 12

OG = 2 /3*7.30 3 *Sen73° 12 - 1 /3*(8.68)*(5.87 )27.302*730 /2*rl /180 0 - ( 8.68*5.87 ) /2

59

OC = 6.44 m

X = Sen (73°/2)*6.44

X = 3.83m

x'= (5.0*6.98 )/2* 113*(6.98) - (5.0*2.89 )12*1/3*(2.89(5.0*6.98 )/2 - (5.0*2.89 )/2

= 3.29

EA

d = 9.98*3.29 + 8.47*3.839.98 + 8.47

d = 3.54 m

Mm = 31.37*3.54

Mm = 111.05 ton- al

Determinación del factor de seguridad Fe:

MR 271.56 ton- mF == 2.45M. 111.05 ton-

Fs=2.45 > 1.50; entonces el talud es estable para elcírculo crítico propuesto

EJERCICIO DE APLICACION (método de TAYLOR)

Cálculo del factor de seguridad para un talud

cohesivo", con terreno de cimentación homogéneo con él ylimitado por un estrato horizontal resistente.

DATOS:

c = 2 ton/n

Ym = 1.8 ton/m3H 3.Om

DH = 4.5 m= 300

o/

/

/

-

/F-4nH=1.e5m--H -.. \

B=30°

trr€nt- cM'ri5 vn

60

4 1

trctQ de mctrícI

£STTO RESISTENTE

Fig. V-iO Círculo crítico ejemplo propuestoTomado: Estabilidad de Taludes- II Jornadas de Ingx'nie'íe. Civil

SOLUCION

a) El círculo crítico deberá ser tangente al estrato

resistente y con centro en la vertical media.

b) Para determinar el número de estabilidad requerido (Ne) y

la posición del círculo crítico (valor de n), se trabaja

en el gráfico de Taylorde la Fig. V-6 con los valores de

D

Para D1.5 y 330° se obtiene: Ne0.1625 y n0.55

c) Para calcular el Ne a partir de la resistencia disponible

en el terraplén se aplica la expresión:

He = ____ == 0.3701.8*3

d) Finalmente el factor de seguridad del talud se calcula

dividiendo el valor de Ne disponible entre el de I

191.5 ni

±

61

requerido.

IV,, (disponible) 0.370

N8 (requerido) = 0.1625 = 2.27

EJERCICIO DE APLICACION (método de FELLENIUS)

Análisis de estabilidad de un terraplén homogéneo

situado por encima del nivel freático.

DATOS:= 40

c = 4 ton/m2Y. = 1.6 ton/nf

DOVELA No. 2 tj \22

U = 3.81 mj/Tí

D

14- - ..- -.-- - 9 4o

TÍ

b - 2;9 rn

Co í = 2,911.3,61

ej

TÍ

296

Fig. V-11 Geometría del talud propuestoTomadoEstabilidad de Taludes- II Jornadas de Ingeniería Civil

62

SOLUCION:

a) Se aplica el criterio de esfuerzos totales ya que el

terraplén se encuentra por encima del nivel freático.

b) Se divide la masa del suelo considerada de acuerdo con la

superficie de falla.

c) Calcular el volumen de suelo de cada dovela considerando

una profundidad unitaria normal al plano analizado; este

volumen será numéricamente igual al área.

d) Calcular el peso de cada dovela (Wi)

e) Descomponer la reacción Wi en las direcciones normal y

tangencial a la superficie de deslizamiento en cada una

de las dovelas (Ni) y (Ti).

f) Calcular el esfuerzo normal que genera la componente (Ni)

y que es igual a ofNi/Li.

g) Calcular el esfuerzo resistente Si=c+Stan

h) Calcular el factor de seguridad que es igual a:

A continuación se detalla el desarrollo para la Dovela

No.2

- Cálculo del volumen de la dovela.

Para la determinación de distancias y áreas de cada

dovela hemos utilizado el Sofware denominado ALJTOCAD, el cual

nos permite obtener propiedades geométricas y trigonométricas

con suma rapidez y precisión.

63

A = 23.18 m2

Se considera una profundidad unitaria normal al plano

analizado.

V = 23.18 m2 * 1 m

V = 23.18 m3

- Cálculo del peso de la dovela.

Wi = V * Y.

Wi = 23.18 m 3 * 1.60 ton/m

Wi = 37.08 ton.

- Descomposición de Wi

Obtención del ángulo e±

Li = 3.81 m

b = 2.98 m

cos Qi = 2.98/3.81

ej = 38.600

Ni = Wi * Cos Oi

Ni = 37.08 * Cos 38.600

Ni = 28.98 ton.

Ti = Wi * Sen 0¡

Ti = 37.08 * Sen 38.600

Ti = 23.29 ton.

- Cálculo de esfuerzo normal generado por la componente Ni

q = Ni/Li

q = 28.98/3.81

q = 7.61

- Cálculo del esfuerzo resistente

64

Si = c + o tag

Si = 4 + 7.61 * tag 40

Si = 4.53 ton/m2

A continuación en el Cuadro V-I presentamos los cálculos

realizados para cada dovela.

CUADRO V-I

Dow Wi Ni Ti Si LI SI.LI

No Cton) Cton) (ton) Ni/Li ton/n2 m (ton)

1 26.64 16.97 21.67 2.09 4.14 8.12 33.53

2 37.08 28.98 23.29 7.60 4.53 3.81 17.26

3 43.20 39,73 20.37 12.04 4.84 3.30 15.97

4 40.32 37.40 11.26 11.55 4.80 3.24 15.55

5 35.28 34.22 3.94 11.40 4.79 3,00 14.37

6 28.08 27.94 -1.58 9.31 4.65 3.00 13.95

7 18.72 18.22 -4.29 5.62 4.39 3.24 14.22

8 6.48 5.91 -2.39 1.82 1 4.13 3.25 13.38

=72271 2=138.23

- Finalmente con los resultados obtenidos calculamos el

factor de seguridad Fs:

rSi L. = 138.23 = 1.97

E Tí 72.27

Por lo tanto el talud es estable para el círculo de

deslizamiento propuesto.

5.1.2 ANALISIS DE ESTABILIDAD RESPECTO A LA FALLA

TRASLACIONAL

F=

Las fallas por traslación de una masa de tierra que

forma parte de un talud, ocurren cuando dentro del terreno de

cimentación y a relativamente poca profundidad existe un

65

estrato paralelo a la superficie del terreno o casi paralelo,

cuya resistencia sea muy baja. En la naturaleza los planos

débiles típicos son estratos delgados de arcilla muy blanda o

de arena, más o menos fina, sujeta a una subpresión que

disminuya los esfuerzos efectivos y rebaje mucho la

resistencia del manto al esfuerzo cortante.

f

Fig. V-12 Superficie de una Falla de TraslaciónTomado Teoría y Aplicación de la mecánica de suelos, Tomo II. Juax'ez

Badillo - Rico Rodr'iguGz

Se supone que la masa de suelo a movilizarse es abcd, se

admite que la cuña abf ejerce un empuje activo sobre la parte

central bcef; bajo tal empuje esta parte trata de deslizarse,

oponiéndose a ello una reacción F a lo largo de la superficie

cb y el empuje pasivo desarrollado en la cuña cde.

Los valores de los empujes activo Pa y pasivo Pp pueden

calcularse por la teoría de Coulomb o por la de Rankine, por

facilidad de cálculos se consideran horizontales los empujes

sin por esto apartarnos de las normas de seguridad.

Si el suelo del estrato débil es puramente "cohesivo",

el valor de la fuerza F es cb.c, donde c es la cohesión del

material. Si el estrato débil es arenoso y está sujeto a una

subpresión que reduzca la presión normal efectiva

66

correspondiente al peso de la masa ecbf en una cantidad

importante, la fuerza F deberá calcularse a partir de ese

valor deducido de la resistencia, con la presión normal

efectiva igual a la total menos la neutral.

El factor de seguridad asociado a la superficie analizada

puede definirse como el cociente de la relación fuerzas

resistentes sobre fuerzas motoras:

Fa = (F + Pp)/Pa

De idéntica manera a lo mencionado respecto a fallas

rotacionales, el factor de seguridad no deberá ser menor a

1.5.

EJERCICIO DE APLICACION (análisis de una falla traBlacional)

Analizar la estabilidad del talud que se indica en la Fig.

V-13, que consta de un estrato superior de arcilla rígida con

grietas en planos verticales en la que existe desprendimiento

de bloques. Las características de los materiales se indican

en la misma figura.

ARCILLAc.4t,n/rn2

6.50 rn g 1 .75±cin/rn3

1Om

LOm - fl 1 1 Ilflfl 1 - 11 r -

t ARCILLA ARENOSA RIGIDA C7t0n/m2

=1 1g-2ton/m3

Pa

H1

Fig.V-13 Análisis de estabilidad falla traslacionalTomado: Estabilidad de Taludes. II Jornadas de Ingen1erja Civil

67

SOLUCION:

a) El agua que se infiltra por las grietas origina un empuje

activo igual a:

P = yH2

= --(1.00ton/m) 6.52

= 21.10 tonlm

b) La fuerza F será:

F=cL

F = 2 ton1m 2 (7.5 m) = 15.0 ton/m

e) El empuje pasivo será:

Pp=+ywHKp+2cffi

donde:

K= Coeficiente de presión pasiva

1.52 para 12°; tomado de la tabla A-1, ANEXO No.6

Pp = -} ( 1.75 ton/m 3 )(1.5m) 2 (1.52)+2 (4 ton/m 2 ) 1.50m rl.52

pp = 17.80 ton/m

d) El factor de seguridad será:

PF. p

+ FD

F = 17.80 tonlm + 15.0 ton/m = 1.5521.10 ton/m

Como 1.55 > 1.50, entonces el talud se considera

estable.

5..2 TALUDES DE ARENA

Los taludes de arena fallan por deslizamientos paralelos

al talud en vez de en superficies curvas. Cada grano de arena

se puede considerar como un bloque que descansa en un plano

68

inclinado que tiene la pendiente 13 del talud. Cuando el

ángulo del talud es superior al ángulo de fricción de arena

contra arena' (ángulo de fricción interna), el grano de

arena resbala por el talud. La mayor pendiente que se puede

alcanzar en un talud de arena es la correspondiente al ángulo

de fricción interna de la arena.

El factor de seguridad para taludes de arena se define

como:

Fs = Tan •/Tan 13

donde:

Fs = factor de seguridad

= ángulo de fricción interna de la arena

13 = ángulo de inclinación del talud

Por lo mencionado anteriormente se recomienda que la

inclinación de un talud de arena sea menor que el ángulo

por lo menos en uno o dos grados.

5.3 METODO PRACTICO PROPUESTO POR EL Ing. RAUL VALLE RODAS

El método nos permite calcular la estabilidad de un

talud de la manera más simple y práctica; ya sea en

formaciones de suelos de composición uniforme, o

estratificados con o sin presencia de agua. Así mismo,

permite evaluar mejor las condiciones de estabilidad

existentes, facilitando así la selección de medidas

apropiadas para la prevención y corrección de deslizamientos.

El "Método Práctico para el cálculo de Estabilidad de Taludes quepresentamos, fue publicado originalmente por el autor en PuertoRico, en 1861.Desde entonces, hasta ia feche., ha sido utilizado en centenares decálculos, tanto para estudiar la estabilidad de taludes uniformesCOMO de taludes con terrazas, ya sea con suelos de característicasuniformes, como con suelos estratificados y característicasdiferentes, considerando presiones de poro, etc.Los cálculos que se hicieron, utilizando este Método Práctico,fueron verificados mediante computadoras electrónicas y losresultados obtenidos son prácticamente iguales. La simplicidad deeste Método Práctico permite efectuar los cálculos de estabilidaden forma sencilla 37 rápida.

69

Se ha comprobado que los resultados que se obtienen

mediante este método de cálculo, son prácticamente iguales a

los obtenidos por computación electrónica o por medio de

otros métodos conocidos.

El método propuesto por el autor es de "arco circular;

es decir, que se supone que un deslizamiento ocurre a lo

largo de una superficie cilíndrica, la traza de la cual, en

una sección normal al deslizamiento, es un arco circular.

Consiste en determinar las fuerzas actuantes y relacionar los

momentos tomados respecto al centro de rotación de la curva

de deslizamiento.

Es decir se cumple la relación:

Fs=Md

Fs = factor de seguridad

Mr = momento de las fuerzas resistentes

Md = momento de las fuerzas deslizantes

Para determinar el probable círculo de falla se dibujan

previamente varias curvas de tanteo.

Si comparamos los momentos de las fuerzas resistentes y

deslizantes, tomados con respecto al centro de rotación O,

tendremos que para que haya equilibrio debe cumplirse la

condición EM = O; es decir:

Fs=Md

Entonces tenemos que un talud será estable cuando la

relación entre el momento resistente Mr y el momento

deslizante Md, sea mayor que la unidad. Cuanto mayor sea el

momento resistente y menor el momento deslizante, mayor será

la estabilidad del talud.

70

DEDUCCION DE LAS ECUACIONES DEL METODO PROPUESTO

Con referencia a la Fig. V-14. Si dividimos en secciones

verticales el área comprendida entre la curva de

deslizamiento y el talud, podemos representar el peso de cada

sección por un vector W, actuando sobre la superficie de

deslizamiento. Al descomponer W en sus componentes normal N,

y tangencial T, se puede observar que las fuerzas

tangenciales que se hallan a la derecha del plano ON, son

fuerzas deslizantes que tienden a provocar el deslizamiento.

Por lo tanto, la cuña MBCNM, que esta subtendida por el

ángulo central € puede designarse como cuña deslizante.

CENTRO DE ROTACÜNr— r d

E---- [

t L

Tdw

/j/r f 'Tr Td

¡fWr ¡/Nr 1'.

PLANO QN DONDE LAS COMPONB .JTESi ' )NdTANGENCIALES Ti = Cl

Fig. V-14. Fuerzas Actuantes

VALLE RODAS RAUL; Carreteras, Calles y AGroita; 1976; ApGndlceP; Página 437, Argentina.

71

Las fuerzas tangenciales situadas a la izquierda del

plano ON, son fuerzas resistentes que se oponen al

deslizamiento. Por lo tanto, la cuña AMNA, subtendida por el

ángulo central a, puede designarse como curia resistente. En

el plano ON, las fuerzas tangenciales son cero.

La resistencia al corte 3, del suelo, a lo largo de la

superficie de deslizamiento ( arco ANC ), actúa también como

una fuerza resistente. Esta resistencia al corte es debida a

la cohesión e, y a la fricción interna, del suelo.

Analizando la sección vertical abab, tendremos que la

cohesión que actúa sobre la base de dicha sección, será el

producto de la cohesión unitaria e del suelo, multiplicada

por el área de la base, tendremos que la cohesión actuante

sobre la bese de la sección es igual el. Considerando toda el

área deslizante, tendremos que la cohesión existente a lo

largo de toda la superficie de deslizamiento ANC será:

CcL

Donde:

C = cohesión a lo largo de la superficie de deslizamiento

c = cohesión unitaria del suelo

L = longitud del arco de deslizaxnientp

La resistencia a la fricción es directamente

proporcional a la presión normal actuante sobre la superficie

de deslizamiento.

Dividiendo el área deslizante en varias secciones

verticales, tendremos que la resistencia total debida a la

fricción será: Entagp. Entonces, la resistencia 3, al corte,

a lo largo de la superficie de deslizamiento será:

3 = eL + ntag

Considerando las normales de las cu?ias "resistente' y

"deslizante, tendremos: n= Nr + Nd = N, que reemplazando en

72

la ecuación anterior tendremos:

ScL+Ntag

Con presencia de agua se considerarán las presiones

neutras, o presiones de poro u, debidas al agua, la

resistencia al corte 5, en términos de esfuerzos efectivosserá:

5 = eL + (n-u)ta

Donde:

= esfuerzo normal total

2u = presión total de poros

Con respecto al centro de rotación O, el momento debido

al peso de la masa deslizante Wd.Id, es equilibrado por los

momentos debidos a la resistencia al corte RS, y por elmomento debido al peso dé la masa de suelo de la cuña

resistente Wr.Ir.

Por lo tanto se cumple:

Md = Mr

WdId = RS + WrIr

Reemplazando el valor de 5 tenemos:

Wd.Id = R{cL + (n-u)tag] + Wr..Ir

El factor de seguridad será:

Fs=Md

Fs= R[cL4-E(n-u)tag]+wr.rz.Wd.Id

Para suelo seco: u = O

Fs= R[cL+Entag]+Wr.zrWd.Id

NTE

A j..

- 13TVPara arcillas secas: u = O y 0 = O

Fs= RcL+Wr.IrWd.Id

Donde:

Fs = factor de seguridad

R = radio de la curva de deslizamiento

S = resistencia al esfuerzo cortante del suelo a lo largo de

la superficie de deslizamiento

L = longitud de la curva de deslizamiento

Wr = peso de la masa de suelo en la cu?ia resistente

Ir = brazo de palanca de Wr

Wd = peso de la masa de suelo en la cu?ía deslizante

Id = brazo de palanca de Wd

Caso particular. Cuando el plano ON pasa por el pie, o cae

fuera del pie del talud, y la curva de

deslizamiento pase por el pie del talud, como sucede en la

Fig. V-15, no hay"cuña resistente' (Wr..Ir = O)

•1

Fig. V-15. Caso particularTomado Carreteras, Calles y Aeroplstas. Valle Rodas

74

Tenemos entonces que:

R{cL4E(n_u)tagØ]Wd.Id

Para suelo seco: u = O

Fs= R{cL+EntagflWd.Id

Para arcillas secas; u = O y = O

Fs=_RcLWd.Id

Acción de sobrecargas. Cuando se considere cargas

sobrepuestas como en la Fig. V-16.

CEN'

Id

1 /

fi

1

1 y

DE P.O1ADON

o

dlJciZ

W=CARGA IJ

111A

1

P2

!TARb{

1 //

+ P2 CARGAS ACTUANTESSÜEEPUEST&S

1Nd

Nrj

Fig. V-16. Acción de sobrecargasTomado: Carreteras, Ca1].2 y Aetopita2. Valle Rodae

75

El factor de seguridad se define como:

_R[cL+E(n-u)tagq]+Wr.ZrWd.Id+Pd

Para suelo seco: u = O

Fs= R{oL+EntagØ ]+Wr .Ir.Wd.Id+Pd

Para arcillas secas; u = O y 0 = O

Fs= RcL+Wr.Ir.Wd .Id+Pd

Siendo: Pd = Wxd + P 2 D2

5..4..1 ESTABILIDAD DE TALUDES CON SUELOS UNIFORMES

Para la aplicación del método se sigue el siguiente

procedimiento:

1. Por medios topográficos se determina en el campo las

medidas de altura y pendiente del talud a estabilízarse

2. Con estos datos se dibuja el talud a una escala

conveniente

3. Dibujar un círculo de falla supuesto, es decir, el

círculo crítico

4. Medir según la escala el valor del radio

5. Definir geométricamente las áreas tanto para la cuña

resistente como para la cuña deslizante

6. Realizar construcciones geométricas auxiliares para

determinar ángulos, áreas, y brazos de momento con

respecto al centro de rotación O determinado

anteriormente

7. Calcular momentos y pesos de las cuñas resistente y

deslizante

8. Determinación de la resultante de las fuerzas normales

76

9. Calculo del factor de seguridad mediante las fórmulas

indicadas anteriormente -

EJEMPLO DE APLICACION

Encontrar el factor de seguridad de un talud que tiene

las siguientes características:

altura del talud:

inclinación del talud:

peso unitario del suelo:

cohesión del suelo:

ángulo de fricción interna del suelo:

H31.61 m

0.90 H: 1.00 V

y : 1.68 ton/m3

c::7.7 ton/n-?

ESCALA 1:500

/1

Al 1

j7 z! /zT

31.81

1

Id -J

Fig. V-17. Círculo de deslizamiento pasa por el pie del taludToinado Carreteras, Calles y Aeropj.etaa. Valle Rodaa

77

1. Cálculo de áreas y brazos de palanca

Determinación de algunos valores para calcular

geométricamente cada una de las áreas y los brazos de

palanca.

ON=R=36. 50 MN =BH=H=31. 61

Sen a-16.51/36.50

Coes 26.69°0N/36.50

Sen 0=8.95/36.50

=90°+14.19°

BW=12.25(*)

31.61 = MN'16.51 + 12.25 16.51

AN = 16.51 ( *)

W=8.95(*)

a26.89°

ON'=32.55

=14.19°

=104.19°

MN=18.15

NN0N-0N

0M=0N-MN

MN =MN+NN

WN=ON-OW

Tg

W=36.50-32.55

0M=32 .55-31.61

MN =18.15+3.95

WN=36 .50-0.94

Tg =12.25/35..56

Ø'=37.91°-19.01°

NN=3.95

0M'=0.94

MN =22.10

=37.91°

NC=57.59

WN=35.56

•' = 19 01°

0—=18.90`

20=18W-104.19'

MC 36.50Sen 104.190 Sen 37.910

BN = i/(BM5 2+(H'N) 2 = f12.252+35.562 BN=37.61

Sen Ø BB/BN BB'= Sen18.90*37.61

BB'=12. 182y=180°-26.89° y=76.56°

Sen 76.56°=h2/36.50 h235.50

78

Sen 26.89° = Sen 76.560

AN=16.97AN 36.50

Determinación de áreas y brazos de palanca de las cuñas

deslizante y resistente.

área 1:

A1=MN*AN '/2

X1=1/3*AN'

A1=22. 10*16.51/2

Xl:: 1/3* 16 . 51

A1=182.44

X1=5.50

área 2:

A2A.sector circular OAN - A. AOAN

A2 (1*a/2 ) -b*h/2

A2=(36.5(Y) (26.89°/2) (rt/180Ó )-(16.97*35.50/2)

A2----11.41

X20G* Sen ( a/2)

oc A. sector. isector -A.I.iLtA. sector -Aal

= R 2 (a/2)(213 R) (Sen a/2)/(a/2) - (b h/2)(2/3 h)R 2 (a/2) - (b h/2)

(213R3)(Sencz/2)-(1/3bJi2)R 2 (a/2) (HuBO) - (b h/2)

oc = (213*3650)(5 (26.89°12)) - (113*16.97*35.502)36.50 2 (26.89°/2)(n/180) - (16.97*35.50/2)

oc = 35.83

X2z35.83*(Sen(26..89°/2))

X2=8.33

área 3:

A3=MN*BM /2

X3=1/3(BM)A3=22. 10*12.25/2

X3---1/3(12.25)

79

A3=138.36

X3=4.08

área 4:

oc' = f(36.50) 2 - (8.95) 2 BH=19.75(*) BB"=0C'-BM'

BB'=35.39-12.25OC'=35.39

BB=23. 14

A4=NC*BB 72

A4=57 .59*12. 18/2

A4=350.72

X4 = EA.iEA

X4 = (BH'*BM'12 2/3 BM') + (Bif "*BB 92) (BM /+ 113 BB"

(BM '*BM '/2) + (fiN '*BB "/2)

(4 (19.75*12.25/2)(213*12.25)+(19.75*23.14/2)(12,25+1/3*23.14)(19.75*12 .25/2)+(19 .75*23.14/2)

X4=15.88

área 5:

Sen 0 =h5/36. 50 h5=22.43

A5::A.sector ONC - A.ONC

A5=1( /2)-(b*h/2)

A5(36.50) 2(104. 19°/2)(rt/180° )-(57..59*22.43/2)A5=565.45

X50G*Sen( /2)

'= A. sector. isector

A. sector -A.A

001 R 2 (c/2)(213 R)(Sen a /2)/(/2) - (b h/2)(2/3 h)R 2 (/2) - (b h/2)

00 i (2/3R 3 )($en c/2) - (1/3bh2)R 2 (E/2)(fl/180) - (b h/2).

oc' = (213*36.503)($en 1104.190/2))_(1/3*57.59*22.432)36.502 (104.19°/2)(7T/180)-(57.59*22 .4312)

80

OC" = 27.99

X5=27.99*Sen (104.19'/2)

X5=22.08

(*) Valores obtenidos del Gráfico según la Escala

2. Cálculo de Momentos y Pesos de las cuñas resistente ydeslizante

CUADRO V-2

CUÑA RESISTENTE

área brazo palanca momentos peso

(ni2 ) (ni) área*brazo (ton/ni)

A1=182.44 X1=5.50 111=1003.42 W1=306.50

A2=11.41 X2=8.33 112=95.05 W2=19.17

Ar= 193. 85 Mr=1098.47 Wr=325.67

CUÑA DESLIZANTE

área brazo palanca momentos peso

(ni2 ) (ni) área*brazo (ton/m)

A3=135.36 X3=4.08 113=552.27 W3=227.40

A4=350.72 X4=15.88 114=5569.43 W4=589.21

A5=565.45 X5=22.08 115=12485.14 W5=949.96

Ad=1051 .53 Md=18610 .84 Wd=1766.57

3. Cálculo de los brazos de palanca de las cuñas

resistente(Ir) y deslizante(Id)

Ir = Mr = 1098.47

Ir = 5.67Ar 193.85

Id = EMd = 18610.84

Id 17.70EAd 1051.53

4. Cálculo de la Normal (N)

N = Ni- + Nd

81

Sen 0=I'/R

Sen 05.67/36.50

0r=8.94`

Sen 0=Id/R

Sen 0=17.70/36.50

Od=29.01°

Nr Wr*Cos0r Nr=325.67*Cos(8.94°)

Nr=321.71 ton/m

Nd Wd*Cos0d

Nd1766.57*Cos(29.01°)

Nd=1544.93 ton/m

N=321.71+1544.93 N1866.64 ton/m

5. Cálculo del círculo de deslizamiento (L)

L = R(a+c) 7-E

180

L = 36.50(26.89°--104.19°) Ji180

= 83.50m

6. Cálculo del factor de seguridad (Fs)

Fs = R(L*C + N*Tançb) + EWr*Zr

EWd*Id

Fs 36.50(83.50*7.70 + 1866.64*Tan26°) + 325.67*5.671766.57*17.70

Fs = 1.89 > 1.50

Tenernos entonces que el talud es estable para el círculo

de deslizamiento propuesto.

5.4.2 ESTABILIDAD DE TALUDES CON PRESENCIA DE AGUA

Para analizar taludes con presencia de agua, además de

las fuerzas actuantes en suelos secos, se incrementará las

presiones efectivas o presión de poros.

DETERMINACION DE LA PRESION DE POROS UTILIZANDO EL METODO

PRACTICO.

Se divide el área a deslizarse en sus cuñas deslizante y

82

resistente, luego se dibuja la línea de saturación AC1

Dibujamos a continuación una línea equipotencial aproximada (

perpendicular a la línea de saturación ) que pase por el

punto N, donde la vertical ON corta a la curva de

deslizamiento.

Si la altura de carga h en el punto N, la representamos

como una presión actuando normal a la curva de deslizamiento,

obtendremos el diagrama de presiones neutras, con sólo trazar

un arco de circunferencia que pase por los puntos AN y Ci.

La Fig.V-18 ilustra el procedimiento descrito.

centro de rotaci6n de círculoo critico de dettzamiento/-

Centrcd rade circunferencia que pasa por A 1N1 y Cl

- 17

punto

cer1{ro de gredad

MV

_ r—\\\ _____hfel punto N / \

WuTri de aci n

heJ

altura de carga en / ___________1 \•\

\ =1000 Kg/m3

" hb \J \h1 ha \ ¡ k\ 1 d de

haN ' / h

/ deelizamientoIÍ,

/ \ hf altura de/ c. carca----,- \ \ 1

aproximaaa hdh ha

h altura de= cargaen el N

' Diagramo de presionesnutrae c la larga d lasuperficie de de&Fzomiento

Jtura de cargo repreen.acprno presiones normales acrrculo de deslIzamiento

Fig. V-18 Estabilidad de taludes con presencia de aguaTomado: Carreteras, Calles y Aeroplstas. Valle Rodas

83

Asumiendo que Ii/2 es la altura promedio de carga,

transmitida a la base de cada cuña ( en los punto A y Cl las

alturas de carga son nulas y en el punto N es igual a h ),

tendremos que la presión de poros transmitida tanto a la base

de la cuFia resistente como de la deslizante será:

Ur = 1/2 h w AN

Ud=1/2h yo NCi

Por lo tanto: SU Ur + Ud

Las alturas de carga en los puntos A y Cl son nulas y en

el punto N es igual a h.

EJEMPLO DE APLICACION

Encontrar el factor de seguridad de un terraplén que

tiene las siguientes características:

altura del talud:

inclinación del talud:

peso unitario del suelo

por encima de la línea de saturación:

peso unitario del suelo

bajo la línea de saturación:

cohesión del suelo:

ángulo de fricción interna del suelo:

altura de carga en el punto N:

H=8.O ¡u

2.00H: 1.00 V

Ym=176 ton/m3

y=2.10 tón/&

d1.O tori/xr

h=5.58

H

84

Fig.V-19 Geometría del terraplén propuestoTomado: Oax'i'etGraa. Calles y Aei'opiGta. Valle Rodaa

El procedimiento de cálculo de estabilidad es similar al

que se desarrolla en el ejemplo anterior, es decir, como se

observa el proceso se vuelve largo y oneroso para determinar

áreas y brazos de palanca. Por esta razón para realizar el

análisis de estabilidad hemos' desarrollado un programa que

nos permite calcular con suma rapidez áreas, brazos de

palanca y todas las operaciones necesarias para obtener el

factor de seguridad (ver anexo No. 5), acelerando

notablemente el proceso de cálculo. En adelante para todos

los análisis de estabilidad nos serviremos del programa

desarrollado.

A continuación se indican en el Cuadro V-3 las

coordenadas de las cufas resistente y deslizante que nos

85

servirán para ingresar a]. programa.

CUADRO V-3

CUÑA RESISTENTE 1 CUÑA DESLIZANTE

área 1 j área 2 área3 área 4

fil flU flU fU

x y x yx yx ydo do do do

4 0.00 0.00 18 0.00 6.04 '4 0.00 0.00 18 0.00 6.04

3.8 0.00 6.04 E 0.00 7.14 1 2.60 0.22 39 2.62 6.60

17 -2.28 5.40 A -6.88 2.70 2 5.14 0.66 20 5.26 6.96

16 -4.54 4.62 15 -7.14 3.72 3 7.54 1.90 21 7.92 7.22

15 -6.74 3.72 16 -4.54 4.62 4 9.72 3.32 22 10.6 7.26

A -8.68 2.70 17 -2.28 5.40 5 11.64 5.08 C 13.28 7.14

12 -6.84 3.54 C 13.26 7.14 7 14.26 8.68

13 -4.64 0.70 22 10.60 7.26 6 15.02 30.70

14 -2.34 0.18 21 7.92 7.22 8 7.12 10.70

20 5.26 6.96 E 0.00 7.14

19 2.62 6.60

18 0.00 6.04

CUADRO V-4

CUÑA RESISTENTE

área brazo palanca momentos peso

(ni2 ) (ni) área*brazo (ton/m)

A1=32.40 X1=3.23 M1=104.65 W1=68.04

A2=2.90 X2=1.60 M2=4.64 W2=5.10

Ar=35.30

Mr=109.29 Wr=73.14

CUÑA DESLIZANTE

área brazo palanca momentos peso(ni2 ) (ni) área*brazo (ton/m)

A3=63.36 X3=5.34 M3=338.34 W3=133.06

A4=40.68 X4=8.16 M4=331.95 W4=71.60

2Ad=104.04 Md=670.29 Wd=204..66

86

3. Cálculo de los brazos de palanca de las cuñas

resistente(Ir) y deslizante(Id)

Ir = EMr = 109.29

Ir = 3.10EAr 35.30

Id = EHd = 670.29

Id 6.44Ad 104.04

4. Cálculo de la Normal (N)

NNr+Nd

Sen 0=Ir/R

Sen 0=3.10/15.90

0r11.24°

Sen 0=Id/R

Sen 8=6.44/15.90

Od=23.89°

Nr Wr*Cos0r Nr73. 14*Cos(11.24°)

Nr=71.74 ton/in

Nd Wd*Cos0d

Nd204. 66*Cos(23.89°)

Nd=187.13 ton/m

N=71.74+187.13

N=258.87 ton/m

5. Cálculo del círculo de deslizamiento (L)

L R(a+e) u180

E = 15.90(33.94°+70.94°) u180

29.10 ni

6. Cálculo de la presión de poro

UUr+Ud

L(AN)R*a*it/180

L(AN)=15.90*33.94° (it/180)

L(AN)=9.42L(NC)=R**it/180

L(NC)=15.90*56.59° (it/180)

NC ) =15 . 70

Ur (1/2 ) )Kh*y*AN

Ur(1/2)*5.58*1.00*9.42 Ur=26.28 ton/mUd= ( 1/2 ) *h*NC

Ud(1/2)*5.58*1.00*15.70 Ud43.80 ton/m

U=26.28+43.80

U=70.08

87

7. Cálculo del factor de seguridad (Fe)

Fs = R[(N - U)*TanØ + c*L] + EWr*IrEWd*Id

Fs = 15.90[(258.87 - 70.08)*Tan 290 + 1.00*29.10] + 73.14*3.10204.66*6.44

Fs = 1.79 1.50

Tenemos entonces que el talud es estable para el círculode deslizamiento propuesto.

EJEMPLO DE APLICACION (suelos estratificados)

Encontrar el factor de seguridad de un talud que tiene

las siguientes características:

altura del talud: FL1O.Oinclinación del talud: 1.50 H: 1.00 V

las características de suelos se muestran en la Fig. V-20 acontinuación.

TOO

/

/ X2

xi

// 1

y -A -_

ESCALA 1; 200

88

o

La- -,-----

L1 -- -' I;.f T-- -•?Ç

-. -

-/ DrIIi

-. 1¡ =1,'rrn3\ \_ -. - - /3 =5Otn/m2

3110

-.-. /• .i4=

' arcillo lhi,o\ / ornoo

La5t?)n/rn3/ 2.Otcr,/ m2

12 /rno llrñoBo 9-2EtCij7m3

-----.------- \ c=05ton/rrj2 2)311 .-. '-/- 4 2=32'

x4 i1 + :arclla QÍflGO 22

- =173tor/rn3 ^N e-4JJtç,n / rn201=27 1 72

— -----------

Fig.V-20 Geometría del talud estratificadoTomado: C 'retGr'9, Calles y Aeropit. Valle RcdaG

A continuación en el Cuadro V-5 se indican los valores

de las coordenadas que se ingresarán al programa para laobtención del factor de seguridad.

CUADRO V-5

CUÑA RESISTENTE CUÑA DESLIZANTE

área 1 área 2 área 3 área 4 área 5 área 6 área 7mi nu itu mi nu nu Bu

x y y y Y X Y X Y X Ydo do do do do do do

N 0.00 0.00 11 0.00 2.28 12 0.00 4.28 N 0.00 0.00 11 0.00 2.28 12 0.00 4.28 16 4.04 8.28

11 0.00 2.28 12 0.00 4.28 13 0.00 5.58 1 2.94 0.26 3 8.48 2.28 E 11.26 4.28 F 14.58 8.28

15 -4.96 2.28 14 -1.96 4.28 14 -1.96 4.28 2 5.88 1.06 4 10.00 3.26 6 13.14 6.22 8 15.38 9.74

A -6.46 1.28 15 -4.96 2.28 D 8.48 2.28 E 11.26 4.28 F 14.58 8.28 C 16.00 11.28

9 -4.36 0.56 - 11 0.00 2.28 12 0.00 4.28 16 4.04 8.28 8 8.54 11.28

10 -2.200.14 13 0.00 5.58

ODID

90

CUADRO V-6

CUÑA RESISTENTE

área brazo palanca momentos peso

(M2) (ni) área*brazo (ton/m)

A1=11.14 X1=2.65 M1=29..521 W1=19.61

A2=6.92 X2=1.84 M2=12733 W2=14.40

A3=1.27 X3=0.65 M3=0.826 W3=235

Ar=19.33 Mr-43.08 Wr=36.36

CUÑA DESLIZANTE

área brazo palanca momentos peso

(ni2 ) (ni) área*brazo (ton/ni)

A4=12.67 X4=3.18 M4=40.291 W4=22..30

A5=19.90 X5=5.01 M5=99.699 W5=41.39

A6=46.77 X6=7.17 M6=335.341 W6=86.52

[A7--27.16 X7=10.73 M7=291.427 W7=43.46

Ad=106.50 Md=766.758 Wd=193.67

3. Cálculo de los brazos de palanca de las cuñas

resistente(Ir) y deslizante(Id)

Ir EMr 43.08 Ir = 2.23

EAr 19.33

Id = EMd = 766.758 Id = 7.20

Ad 106.50

4. Cálculo de la Normal (N)

NNr+Nd

Sen 01r/R

Sen 0=2.23/17.00

0r7.54°

Sen 0=Id/R

Sen 07.20/17.00

Od=25 - 06°

Nr= Wr*Cos0r Nr=36.36*Cos(7.54°)

Nr36.05 ton/rnNd= Wd*Cos0d

Nd=193.67*Cos(25.06°)

Nd=175.44 ton/m

N=36.05+175.44 N:211.49 ton/rn

5 Cálculo del circulo /de deslizamiento (L)

L = R(a+E) iT

180

L = 17.00(22.30 0 .4 70.31 0 ) Ti

180

L = 27.48 m

6. Cálculo del factor de seguridad (Fs)

L(AN)R*a*rc/180L( ND ) =R*131*Tt/180L(DE ) =R*32*it/180L(EF)=R*03*ii/180L( FC )R*34*it/180

L(AN)=17.00*22.30° (it/180)L(ND)=17.00*29.36° (it/180)L(DE)=17.00*11.56° (it/180)L(EF)=17.00*1759°(it/180)r(Fc)=17.00*11.20° (Tc/180)

L(AN)=662L(ND)=8.71L(DE)=3.43

EF) =5 . 22L(DE)=332

11=L(AN)+L(ND)= 15.33

promedio = 0 1(11/L)-2(12/L)+..n(1n/L)promedio = 27°(15.33/27.48)+32°(3.43/27.48)+26°(5 22/27 48)

+60(3.32/27.48)Øpromedio 24.72°

cLc1cL= ( 4. 00*15. 33 )+(O. 50*3. 43 )-i-(2. 00*5. 22 )+(5 00*3 32 )cL=90.08

Fe = R(LC + N*TanØ) + EWr*ZrEWd*Id

Fe = 17.00(90.08 + 211.49*Tan24.72°) •f 36.36*2.23193 .67*7.20

Fe = 2.34 1.50

Tenemos entonces que el talud es estable para el círculode deslizamiento propuesto.

r.

Li;1

CAPITULO VI

92

6. METODOS MECANICOS PARA LA CORRECCION DE TALUDES Y LADERAS

En este capítulo trataremos los principales métodos a

disposición del ingeniero para corregir los problemas de

laderas o taludes inestables o para reconstruir zonas

falladas; destacando que algunas de las correcciones estarán

ligadas al aspecto del drenaje, ya que como se indicó

anteriormente en varias ocasiones la acción del agua tanto

superficial como subterránea está íntimamente ligada a la

estabilización de las masas de tierra.

6.1 LINEAS DE ACCION DE TODOS LOS METODOS ESTABILIZANTES

Todos los métodos de lucha contra los deslizamientos de

una forma u otra siguen las siguientes direcciones:

1.- Evitar la zona de falla

2.- Reducir las fuerzas motoras

3.- Aumentar las fuerzas resistentes

Evitar la zona de falla implica cambios en la

construcción de la obra, en el alineamiento de la vía o del

canal, buscando apoyos en zonas firmes.

Reducir las fuerzas motoras se puede lograr de dos

métodos; remoción del material de la parte apropiada de la

falla y subdrenajes para disminuir el efecto de empuje

hidrostático y el peso de la masa de roca que es menor cuando

pierde agua.

El aumentar las fuerzas resistentes implica aumentar la

resistencia al esfuerzo cortante del suelo; eliminar los

estratos débiles u otras zonas de falla potencial.

Construcción de estructuras de retención y mejoramiento del

terreno para elevar la resistencia del suelo al

deslizamiento.

93

6..2 METODOS PARA ELUDIR LOS PROBLEMAS DERIVADOS DE

DESLIZAMIENTOS Y FALLAS

Al reconocer y cuantificar un deslizamiento puede

resultar más ventajoso para el proyecto, el modificarlo para

evitar la zona problema. Para aplicar este método se requiere

un conocimiento geotécnico muy completo de la zona para poder

detectar formas de deslizamientos antiguos que generalmente

han sido disfrazadas por procesos nuevos de meteorización y

erosión.

Previamente ala aplicación de un método de elusión debe

estudiarse la posibilidad de aplicación de sistemas de

estabilización en los aspectos técnicos y económicos. No es

una buena práctica de ingeniería el tratar de eludir los

problemas antes de intentar resolverlos.

Estos métodos tienen su limitación para contribuir a

estabilizar la falla; debido al elevado costo que por lo

general tienen. La influencia del costo puede ser

determinante en fallas pequeñas pero se disminuye mucho

cuando la zona inestable es muy amplia, ya que en estos casos

los costos de cualquier método correctivo crecen.

6.3 METODOS DE EXCAVACION

Estos métodos comprenden movimiento de tierras, es

decir, excavaciones hechas en la cabeza de la falla hasta la

remoción total del material inestable.

El abatimiento de taludes como el empleo de bermas son

métodos que requieren de excavaciones cuando se trata de

construir cortes. En cambio si se trata de terraplenes, estos

métodos requieren de rellenos.

Dentro de estos métodos tenemos:

- Remoción de material inestable

- Abatimiento de la pendiente del talud

94

- Construcción de bermas y escalonamientos

6.3..1 REMOCION DE MATERIAL INESTABLE

La remoción de materiales inestables va desde el

desalojo de los primeros metros de suelo hasta la eliminación

de todo el material inestable. La construcción de terrazas en

la parte alta de un deslizamiento de rotación tiende a

reducir el momento actuante y controlar el movimiento. Si el

proceso se hace en la parte inferior se puede lograr el

proceso inverso de disminuir el factor de seguridad (Fig. VI-

l). En deslizamientos de traslación generalmente no es muy

efectivo emplear métodos de remoción de materiales por la

existencia de un fenómeno de rotación que se puede controlar

por momentos con peso.

F,S, tud fcllcdo = 1,0F.E. Corte A = 1.30

F.S. corta B = 1.01

Fig. VI-1 Efecto de los cortes de material en el factor deseguridad de un deslizamiento activo. Al cortar enA se mejora el Fs, pero no ocurre lo mismo si secorta en B

Tomado: Etab111dad de Taludes en Zonas Tropicales - Jaime Suárez Díaz

/•-

¡ F2Rl

Ll

4-¡

1 /í

11 A'.X

-.- -

Rl

Li •/Ç\/

/L//

\ ? S--'- -.' /-

95

A continuación se muestran esquemas del efecto que

se tiene en un deslizamiento sobre taludes estables al cortar

o remover materiales en la parte superior del talud. Como

puede observarse el efecto es el de disminuir las fuerzas

actuantes en la zona más crítica para la generación de

momentos desestabjlizantes. En esta forma el círculo de falla

se hace más profundo y más largo aumentándose el factor de

seguridad.

R2

1

- -11

Fig.VI-2 Efecto de la remoción de cargas en la localizacióndel círculo de falla crítica

Tomado: Etabi1jd&d de Taludes en Zonas Tropicales. Jaime Suárez Díaz

96

Antes de iniciar el proceso de corte debe calcularse la

cantidad de material que se requiere remover en base a un

análisis de estabilidad para un factor de seguridad

Propuesto. Finalmente la efectividad técnica del sistema y el

factor económico van a determinar su viabilidad. En todos los

casos debe considerarse el efecto que se puede tener sobre

los taludes arriba de la terraza a excavar.

6.3..2 ABATIMIENTO DE LA PENDIENTE DEL TALO])

Al disminuir la pendiente del talud el círculo crítico

de falla se hace más largo y más profundo (Fig. VI-3) para elcaso de un talud estable aumentándose en esta forma el factor

de seguridad. El abatimiento se puede lograr por corte o por

relleno.

El abatimiento de la pendiente del talud es

económicamente posible en taludes de poca altura pero no

ocurre lo mismo en taludes de gran altura por el aumento

exagerado de volumen de tierra de corte con el aumento de

altura. En abatimientos por relleno en ocasiones no es

posible por falta de espacio en el pie del talud.

Si el terreno constituyente del talud es puramente

friccionante la solución es indicada, pues, según se vió, la

estabilidad de estos suelos es fundamentalmente cuestión de

inclinación en el talud; tendiendo a éste convenientemente,

se adquiere la estabilidad deseada. En suelos cohesivos, por

el contrario, la estabilidad del talud está condicionada

sobre todo por la altura del mismo y la ganancia al tender el

talud es siempre escasa y, en ocasiones, nula. En suelos con

cohesión y fricción, el tender el talud producirá un aumento

en la estabilidad general.

97

c'-

Ll

\

/- -- -/

//_• _________________

ii

) Abotimnto pr rllnc

R nuevc

b) Abtrnkmto p'r çQrt

Fig. VI-3 Esquemas de la estabilización por medio delabatimiento de la pendiente del talud

Tomado: Estabilidad de Taludea en Zonas Tropicales. Jaime Guárez Diaz

98

6..3.3 CONSTRUCCION DE BERMAS Y ESCALONAMIENTOS

Se llaman bermas a masas generalmente del mismo material

que el propio talud, que se ubican adecuadamente en el lado

exterior del mismo a fin de aumentar su estabilidad.

Una berma produce un incremento en la estabilidad por

dos causas: Una, por su propio peso, en la parte que queda

hacia fuera de la vertical que pasa por el centro del círculo

de falla, disminuyendo el momento motor (parte bcef de la

Fig. VI-4). Otro, que aumenta el momento resistente, por el

incremento en la longitud del arco de falla por efecto de la

propia berma.

/ R/ ---

/

Fig. VI-4. Efecto de una bermaTomado: Teoría y Aplicación de la Mecánica de Suelos. Juarez Badillo -

Rico Rodr'iguez

Otro efecto importante de las bermas, es la

redistribución de esfuerzos cortantes que su presencia

produce en el terreno de cimentación. En ciertas zonas de

éste se producen concentraciones de tales esfuerzos que

pueden ser muy perjudiciales, sobre todo en terrenos

arcillosos altamente sensibles; la presencia de la berma hace

que la distribución de esfuerzos sea más favorable y que un

mayor volumen del terreno de cimentación coopere a resistir

tales esfuerzos.

99

La presencia de la berma modifica la ubicación de la

superficie de falla crítica, por lo que su colocación exige

un nuevo cálculo de la estabilidad del nuevo talud protegido

por la berma. La experiencia ha demostrado que es una buena

base para los tanteos el suponer un ancho de berma del orden

de la mitad de la base del terraplén y una altura tal que el

peso de la berma dé un momento igual al requerido para

alcanzar en el talud original el factor de seguridad deseado.

A partir de este principio se procederá por tanteos hasta

fijar la berma mínima que cumpla su cometido.

ESCALONAMIENTO EN SUELOS COHESIVOS

El método de escalonamiento consiste en transformar un

talud en una combinación de varios otros de menor altura, lo

que prácticamente resulta ser determinante en este tipo de

suelos para la estabilidad de los taludes. Por este motivo la

huella de los escalones o terrazas deberá ser lo

suficientemente ancha para que puedan funcionar como taludes

independientes.

• :

H.

..1. - • . • '.

mayor • ..q Ua H/2

II

Fig. VI-5. Escalonamiento en materiales cohesivosTomado: Estabilidad de Taludes. II Jornadas de Ingeniería Civil

ESCALONAMIENTO EN SUELOS FRICCIONANTES

-;. ..-.

'1 ........./- .• •... .

En este tipo de suelos el escalonamiento se lo realiza

para provocar un abatimiento del talud y como funciones

100

secundarias recoger los caídos y colectar aguas producto de

la escorrentía. El escalonamiento se determina por el ancho

de los escalones, la distancia vertical entre ellos y por el

ángulo de inclinación de los taludes intermedios.

Fig. VI-6 Escalonamiento en suelos con resistenciafriccionante

Tomado: Estabj1jd de Taludes. II Jornadas de ingeniería Civil

La función principal de los escalonamientos es la

protección del corte contra la erosión del agua superficial;

pues reducen el gasto de escurrimiento y la erosión ladera

abajo; sirven también para la detención de derrumbes. La

consecución de estos objetivos dependerá de una adecuada

selección del ancho como de la altura de los escalones, lo

que estará en función de las características físico-mecánicas

de los suelos.

Para el diseño y construcción de un escalonamiento no

existen normas fijas para su proyección, y éste estará en

función del buen criterio, experiencia y habilidad

ingenieril del ingeniero que realice el estudio.

101

6.4 SISTEMAS DE DRENAJE

Los métodos de estabilización de deslizamientos que

contemplan el control del agua tanto superficial como

subterránea son muy efectivos y son generalmente más

económicos que la construcción de grandes obras de contención

en cuanto tienden a desactivar el principal elemento

desestabilizante de los taludes.

El objetivo principal de estos métodos es el de

disminuir la presión de poros y en esa forma aumentar la

resistencia al corte y eliminar las fuerzas hidrostáticas

desestabilizarites. En la mayoría de las obras de ingeniería

resulta más económico proyectar obras de drenaje que eliminen

filtraciones que proyectar los taludes para soportar esa

condición tan desfavorable. Las estructuras comunes, tales

como cunetas, contracunetas, alcantarillas, etc, debidamente

proyectadas y construidas han demostrado ser indispensables y

no es buena la técnica ingenieril que regatee inversión o

esfuerzos en esta dirección. Dependiendo del caso algunas

veces será preciso pensar en estructuras especiales del tipo

de pantallas de drenes protectores, tubería perforada que

penetre convenientemente en la masa de suelo y otras muchas.

Para dar soluciones a fallas o taludes inestables es

imprescindible que el ingeniero proyectista conozca

perfectamente las leyes de la hidráulica para el estudio del

escurrimiento crítico, cálculo de caudales, etc. Conocer

también la manera como se investigan, registran y calculan

los datos para precipitaciones pluviales. Además un

conocimiento completo del comportamiento de los suelos para

realizar el drenaje. En definitiva el drenaje es esencial

para mantener estables los taludes y evitar muchos problemas

con los movimientos de tierra. Se han desarrollado muchas

variaciones ingeniosas de los métodos típicos de drenaje para

utilizarse en los taludes inestables.

Los sistemas más comunes para el control del agua son:

102

DRENAJE SUPERFICIAL

- Cunetas

- Contracunetas o zanjas de coronación

- Alcantarillas

- Bordillos

- Lavaderos

SUBDRENAJES

- Subdrenes interceptores y pantallas de drenaje

- Subdrenes de penetración

- Galerías de drenaje

- Drenes verticales

- Trincheras estabilizadoras

6.4.1 DRENAJE SUPERFICIAL

El drenaje superficial constituye la parte de mayor

trascendencia e importancia dentro del drenaje general, ya

que se constituye en el sistema que más agua se encuentra

evacuando del total, al que se encuentra sometido un proyecto

vial.

Es decir el objetivo fundamental del drenaje superficial

es recoger, conducir y evacuar de la forma más rápida y

segura el agua de lluvia que se precipita sobre la vía o

sobre los taludes, así como la que fluye por los cauces

naturales del camino, es decir todas aquellas aguas

superficiales que potencialmente podrían causar daño a la

estabilidad del proyecto.

Para encauzar esta agua que corre su perficialmente y

evitar que penetre dentro del cuerpo del camino, se han

creado dependiendo de su finalidad, una serie de dispositivos

de drenaje.

103

6.4..1..1 CUNETAS

Las cunetas son pequeñas zanjas paralelas al eje del

camino que se construyen al pie del talud de corte; en el

caso de las vías son destinadas a recoger el agua pluvial que

escurre de la superficie del camino debido al bombeo, como

también aquella que escurre por los taludes de los cortes

para eliminarla por gravedad.

Para el caso de canales, en la mayoría de los casos el

canal cumple la función de cuneta, además de la de canal

propiamente dicho, ya que generalmente estos se ubican en el

pie del corte de los taludes.

Por estos motivos los canales deben ir revestidos de

algún material impermeable y resistente a la acción de la

corriente de agua con el fin de evitar filtraciones hacia los

materiales que forma el pavimento o el terreno de

cimentación. Para lograr este objetivo se utilizan materiales

como: mampostería, concreto hidráulico, suelo--cemento, etc.

4 4-.. ., •1

o Rec:trngL41rirc-E.

4.

b TrpzokioI

/4.

.4.

----'_ /-v

Tr'ngul'r

/4

. 4-. .4.

d Rkid L'.4./

rFormando porte 1 del cniirc

-ç +

Fig. VI-7 Tipos de cunetasTomado: Apuntes de Proyecto Viales U.T.P.L

104

6.4.1-2 CONTRACUNETAS O ZANJAS DE CORONACION

Las zanjas en la corona o parte alta de un talud son

utilizadas para interceptar y conducir adecuadamente las

aguas lluvias, evitando su paso por el talud.

La zanja de coronación no debe construirse paralela al

eje de la vía, ni muy cerca al borde superior del talud, para

evitar que se conviertan en el comienzo y guía de un

deslizamiento en cortes recientes, o de una nueva superficie

de falla (movimiento regresivo) en deslizamientos ya

producidos. Se recomienda que cuando se construya la zanja se

le dé una adecuada impermeabilización, así como suficiente

pendiente para garantizar un rápido drenaje del agua captada.

Sin embargo a pesar de lograrse originalmente una

impermeabilización, con el tiempo se producen movimientos en

el terreno que causan grietas en el impermeabilizante y por

tanto infiltraciones que conllevan a una disminución de la

resistencia del suelo y por ende a su falla. La recomendación

de impermeabilizar se debe adicionar con un correcto

mantenimiento del mismo.

Las dimensiones y ubicación de la zanja pueden variar de

acuerdo a la topografía de la zona. Generalmente se

recomienda una zanja rectangular de 40 cm de ancho y 50 cm de

Profundidad, en la mayoría de los casos. Se procura que

queden localizadas a lo largo de una curva de nivel para un

correcto drenaje, y que estén suficientemente atrás de las

grietas de tensión en la corona.

Se ha comprobado que si la contracuneta es profunda, la

superficie potencial de falla del talud se origina en su

fondo y como además en estas zonas son frecuentes los

esfuerzos de tensión, se facilita el a grietamiento y

consecuentemente la producción de fallas con superficies

deslizantes, que tienen localizada su parte superior en el

fondo de las contracunetas, principalmente si el talud está

constituido por material arcilloso y posee una pendiente

pronunciada.

:'trcu ntaacuriatrje d

orncbn

105

Es aconsejable para obtener un buen funcionamiento de

las zanjas de coronación practicar el sellado de las grietas

que por consecuencia de los esfuerzos de tensión aparecen en

la corona de los cortes. Se recomienda a los dos lados de

los cortes, construir los remates de las contracunetas, los

mismos que deberán ir provistos de lavaderos para neutralizar

el mayor poder erosivo del agua que provocan el aumento de la

pendiente.

Fig. VI-8 Contracuneta o zanja de coronaciónTomado: Apuntes de Proyectos Vi&1er U.T.P.L

6.4..1-3 ALCANTARILLAS

El término alcantarille, se refiere prácticamente a

todos los conductos cerrados empleados para el drenaje

transversal de carreteras, con la excepción de drenajes

especiales como son los de tormenta.

Este tipo de estructuras para desague modifican las

trayectorias y condiciones naturales de drenaje de la zona.

Con su emplazamiento se debe procurar que tal modificación no

ocasione perjuicios de importancia en el camino, ni en las

tierras adyacentes a él.

CONCEPTO.- Son obras de cruce que tienen por objeto dar paso

rápido al agua que, por no poder desviarse por

otra forma, tenga que cruzar de un lado a otro del camino.

Generalmente se considera dentro de este concepto a

estructuras de hasta 10 m. de longitud y 6 m. de luz.

106

iro DE ,rtcini.nui-A cccou vuzt TIrcA

Tut iillo o multiç4e O O O ._jl t':r 1 u:j jo. C::J:iu ti uii . Ic o '.:rZ)dO. rc;lIa

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Cici.lú tkrJú

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Oaro I.íf;ilO o cIaio{ 1

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Alcantaii!a de pu r Coreto rczado

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// Concroto

corrugado.

meUil(\\ corruga. o arco de a-

po3lCTia do t 'dra sobio

L_._1:L_--- ci, úriicVn .d.., ti' il,zdO,Jco

Fig. VI-9 Tipos de alcantarillaTomado: Al^i-uitea Técnica de la Construcción Vial UT.PL

6..4..1..4 BORDILLOS.

Son muros que corren longitudinalmente y paralelos al

eje de la vía en los extremos de los paseos. Se construyen

solo en carreteras urbanas y rurales cuando la misma se

encuentra en terraplén para evitar que el agua se derrame por

los taludes, sobre todo cuando están conformados por

materiales altamente erosionables, como por ejemplo, una

arena limosa. Cada cierta longitud del bordillo, se

interrumpe en el mismo con el. objetivo de evacuar hacia las

.cunetas el agua de escorrentía, en estos lugares se construye

una canaleta que evita la erosión de los taludes.

107

:Su altura es de aproximadamente 15 cm , y los hay de

diferentes formas.

BORDILLOS

ft)n OBO m-y---.-------.. ¡(2 Q•o

• (llzjda

10•_o ir

• ----- -0.30-t-- .----- .—,-

rrun 0 Gm

05. lo:OkIzdd.

015

D 116 06

CALZADA

T I

Fig. VI-lo Tipo de bordillosTomado: Apuntes Técnica de la. Conatrucc18n Vial U..T..P..L

6..01-5 LAVADEROS

El desfogue de una corriente de agua (corno en el caso de

una alcantai-illa) puede hacerse por medio de un lavadero o

vertedero, que no es más que una cubierta o delantal de

mampostería de concreto o simplemente de piedra acomodada,

por donde se encauza el agua de los taludes o terraplenes, o

de terrenos muy erosionables, hasta llevarla a lugares donde

la erosión prolongada no pueda llegar a afectar el camino en

forma alguna.

108

Cuando se construyan en terrenos inclinados, es

necesario anclar los lavaderos con dentellones para evitar

que resbalen. Las dimensiones y forma de los lavaderos

dependen de las características y condiciones que se

presenten en el lugar, y del criterio que se adopte para el

diseño de las obras de drenaje.

6..4..2 SUBDRENAJES

El drenaje subterráneo está constituido por los

dispositivos necesarios para eliminar el agua subterránea, o

bien abatir su nivel hasta donde no sea perjudicial al

camino.

El drenaje profundo o subterráneo tiene como objetivo

interceptar total o parcialmente el agua que corre dentro del

suelo de cimentación, para evitar que pueda contaminar las

capas de la explanación, con todas las consecuencias que esto

provoca, en cuanto se refiere a resistencia y estabilidad del

pavimento.

Cuando se analizan los problemas de estabilidad de masas

de tierra, se llega a la conclusión de que el agua juega un

papel fundamental en los derrumbes y deslizamientos que se

producen en las carreteras debido a la relación directa que

existe entre los períodos de lluvia e intensidad de las

mismas y las fallas que se producen en las vías.

6.4.2.1 SUBDRENES INTERCEPTORES Y PANTALLAS DE DRENAJE

Los subdrenes interceptores son zanjas rellenas de

material filtrante y elementos de captación y transporte del

agua. Los hay de diversas formas así:

a) Con material de filtro y tubo colector

b) Con material grueso permeable sin tubo (filtro francés)

c) Con geotextil como filtro, material grueso y tubo colector

d) Tubo con capa gruesa de geotextil a su alrededor

•.7Mt

•»

f Tubr•

fitro

109

El tipo de dren interceptor a emplearse dependerá de:

a) Disponibilidad de materiales en la región y costos

b) Necesidades de captación y caudal del dren

Es conveniente tener en cuenta que los drenes o

'filtros se tapan por transporte y depositación de las

partículas más finas del suelo. Para evitar este fenómeno se

debe escoger muy cuidadosamente el material de filtro y/o eltipo y calidad del geotextil a emplear. Para material • de

filtro se deben cumplir ciertos requisitos de granulometría.

.c)

o .._., o ;o oo-

oo

oo7U

FiItr FranEb)

CortoE: OQgr€ao 'ruo

gggo o ' o

110

o o o;oo • o

o o;o

Y U

cil arQnutr

o•:o 20 o

f)

Fig VI-11 Tipos de dren interceptorTomado: Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales - Jaime Buáx'ez Díaz

En suelos granulares y limosos se establecen las

siguientes relaciones, en las cuales el subíndice F

representa el filtro, y la S representa el suelo natural o

suelo alrededor del filtro.

D15F < 5 x D85S (relación de tubificacjón)

D15F < 20 x D15S

D50F < 25 x D50S

Cuando se trata de suelos uniformes (coeficiente de

uniformidad, Cu 1.5) la relación D15F/D85S debe ser < 6(en vez de 5).

En cambio si se trata de suelos bien gradados (Cuk4)

D15F/D15S debe ser < 40 (en vez de 20).

Cuando el suelo que se desea drenar presenta tamaños de

partículas escasos o inexistentes, lo cual se manifiesta en

un quiebre pronunciado de su curva granulométrjca, algunos

recomiendan que el material de filtro debe ser diseñado sobre

la base de las partículas del suelo más finas (menores que elpunto de quiebre). Similar recomendación se hace cuando se

trata de suelos estratificados por tamaños variables.

Es también recomendable que el material de filtro no

SUC-1c> ir

Terrzr

111

posea más de un 5% de material que pase la malla 200 para

evitar la migración de finos del filtro hacia el dren.

El criterio recomendado es el del cuerpo de ingenieros

de los Estados Unidos, por su facilidad de aplicación.

D15F > 5 x D15S

El cumplimiento del primer criterio sí previene el

lavado del material, y aún bajo la acción de cargas, la

intrusión del suelo que se va a drenar, hacia el filtro, esescasa.

El material de filtro generalmente está constituido por

dos materiales: una gravilla que se coloca alrededor del tubo

y una arena alrededor de la gravilla.

Fig. VI-12 Pantalla de drenaje para controlar erosión porafloramiento de agua

Tomado: E8tabl].jdad de Taludes en Zonas Tropicales. Jaime Suárez Días

Ii Wi1k4 ''} ' cLas curvas granulométricas de los filtros'be4e.,vrci,

aproximadamente paralelas a la del suelo. A continí

presenta una tabla con especificaciones de granuloznetría

recomendadas para filtro.

Halla Porcentaje que pasa en peso

100

80 - 100

3/4"

85 - 100

3/8'

40 - 80

No. 4

20 - 55

No. 10

o - 35

No. 20

o - 20No. 40

o - 12

No. 100

0-7

No. 200

0-5

Granulometría de materiales de filtro estándar empleados en

México.

En cuanto al tamaño de los orificios del tubo se ha

establecido:

Máximo diámetro de los huecos D85F

Cuando el tubo es ranurado:

Máximo ancho de ranura 0.83 x D85F

Algunas veces se prefiere no pegar los tubos (drenes a

junta perdida) y en tal caso se debe cumplir que:

D85F

rnax. abertura del tubo 2

Los orificios deben estar en la mitad inferior del tubo

para lograr una mayor intercepción del agua y reducir el

lavado dei material; igualmente reducen la cantidad de agua

atrapada en la base de la zafia. No se recomienda la

colocación de una base de concreto pobre ya que se reduce

113

permeabilidad del sistema.

ESPECIFICACIONES PARA FILTROS CON GEOTEXTIL

Se especifican dos tipos de parámetro para medir:

EO.S

Diámetro equivalente de orificio

D85

Diámetro del 85% de los poros

O.A

Porcentaje de área de vacíos

Para las telas tejidas el U.S Army exige:

a) Para suelos granulares:

D 85 suelo >EOS

Area de vacíos no debe ser mayor del 36%

b) Para suelos arcillosos:

E.0.S No mayor del tamiz (0.0083 pulg.)

Area de vacíos no superior al 10%

En telas no tejidas Cedergren recomienda:

P 85 Tela < 1D 85 suelo

6.4.2.2

HORIZONTALES O DE PENETRACION

El sistema de drenes horizontales o subdrenes de

Penetración consiste en una tubería perforada colocada a

través de una masa de suelo mediante una perforación

subhorizontal o ligeramente inclinada, con la cual se busca

abatir el nivel freático hasta un nivel que incremente la

estabilidad del talud.

) Eiqum d ntr

fr fr e fr A e fr A A e A fr A A e A A eo o a a o o a a o o o a o o o a o o o o o

o O O A A o o a o o o a o o- o- o o o o- a a o

b) Tubrk p ordc (15 30 QQujro5/mtro)

b) Tubrk mnurdc (pe-ç1r 0,5 «1 15 mm)

114

Fig. VI-13 Esquema de detalles de los drenes horizontalesTcniado! TJeo de Drenee Horizontales en la Estabilidad de Taludes. Váequez

115

SISTEMA CONSTRUCTIVO

Los tubos utilizados son metálicos, de polietileno o

PVC. Generalmente en diámetros de 2 6 3 pulgadas, aunque en

ocasiones se emplea otro tipo de diámetro.

La tubería se puede perforar con agujeros circulares o

ranurar en sentido transversal (Fig. VI-11). Los orificios de

la tubería se hacen generalmente en diámetros de 5 a 1.5 mm

con una densidad de 15 a 30 agujeros por metro de tubería.

Las perforaciones se hacen a inclinaciones del 15 al 20

de pendiente de inicio, pero a medida que avanza la

Perforación el peso de la tubería hace que esta se deflecte y

poco a poco va disminuyendo esta pendiente. Un dren de 60 m

de longitud puede quedar hasta por 2 m por debajo del nivel

del dren propuesto teórico. Después de nivelar el equipo se

le da la inclinación y dirección al dren de acuerdo a los

datos del estudio geotécnico previo y se inicia la

Perforación. Comúnmente se hacen perforaciones en diámetros

de 3 pulg. para tuberías de 2 pulg.

Como generalmente este tipo de subdrenajes se realiza

en suelos blandos, se requiere emplear una tubería de

revestimiento para su perforación, aún así ocurre con

frecuencia la falla de las paredes del filtro y en ocasiones

se dificulta la colocación de la tubería de filtro. En los 3

a 6 metros más cercanos al borde del talud se debe emplear

tubería no perforada y si es necesario se anda en concreto 1

a 2 metros de tubería.

DISEÑO DE SLJBDRENES DE PENETRACION

Para la ubicación se recomienda hacer previamente un

estudio geotécnico para determinar el régimen de aguas

subterráneas. Es importante la ubicación de piezómetros

abiertos de control que permitan medir el abatimiento del

nivel de agua y le dan al ingeniero información sobre 'la

necesidad o no de colocar más subdrenes.

116

Se requiere ubicar el dren en una cota tal que la

cabeza de agua sea suficiente, que esté preferiblemente por

debajo de la zona fallada y debe chequearse que esté dentro

del acuífero. Es común encontrar drenes que no trabajan por

estar colocados por debajo del fondo de un acuífero

suspendido. Adicionalmente la pendiente debe ser tal que al

profundizar el dren este no se suba arriba de la línea de

nivel de agua. Estos problemas se pueden evitar con un

estudio geotécnico muy completo previo a la colocación de los

subdrenes.

Para el espaciamiento o separación entre subdrenes se

emplea la fórmula de Kozeny: 1

S = 2 h 4K/g

en donde:

5=

h=

g=

separación entre drenes

altura del nivel freático por encima del nivel de

los drenes

Permeabilidad de la formación

caudal unitario del subdren

La aplicación de esta fórmula no es muy confiable en

todos los casos y comúnmente se hace la ubicación a

experiencias anteriores en el mismo material o a la monitoria

permanente de piezómetros durante la instalación de

subdrenes -

La longitud de los drenes horizontales puede ser hasta

de 100 metros, y las longitudes más empleadas oscilan entre

los 40 y 50 metros. Debe estudiarse minuciosamente el efecto

de tener unos pocos drenes profundos a la alternativa

generalmente menos costosa y en ocasiones más efectiva, desde

el punto de vista de estabilidad del talud, de colocar una

cantidad grande de drenes poco profundos. En formaciones poco

permeables en las cuales la distancia de influencia lateral

del dren es pequefía resulta generalmente más beneficioso para

SUAREZ DIAZ JAIME, Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales,Primera Edición 1989, Capítulo 9, Página 261, Colombia.

117

el talud, de acuerdo a la magnitud de las fallas esperadas,

la colocación de una densidad mayor de drenes poco profundos.

Es común que el Ingeniero se anime con la aparición de

caudales grandes en los drenes profundos pero estos pueden no

representar disminuciones apreciables de nivel de agua en la

zona de falla del talud. Debe tenerse presente que el

objetivo de los drenes es abatir el nivel de agua y las

presiones de poro, no el de proveer caudales importantes de

agua.

En suelos o rocas de permeabilidad grande o cuando las

cabezas de agua son altas (más de 10 metros) su efecto essorprendentemente eficiente y con unos pocos drenes se logran

abatimientos grandes de cabeza y extracción de caudales

importantes de agua. Su efectividad es menor en suelos

arcillosos especialmente si la cabeza de presión es pequeña.

En formaciones permeables se pueden obtener caudales de más

de 100 litros/minuto para drenes de 40 metros de longitud,

pero generalmente en suelos arcillosos los caudales de un

dren similar varían de 1 a 10 litros/minuto con abatimiento

de algunos centímetros de cabeza por cada dren.

El caudal inicial de un subdreri horizontal tiende a

bajar en los días siguientes a su colocación pero deberá

tender a estabilizarse con los cambios normales debidos a los

ciclos climáticos. Además al colocar un dren muy cercano a

otro, se puede disminuir el caudal del dren anterior

dependiendo del régimen de agua subterránea del talud. En

ocasiones el caudal desaparece en épocas secas para aparecer

nuevamente en temporada de lluvias.

Las perforaciones en ocasiones interceptan pequeños

mantos de materiales de alta permeabilidad aumentando en

forma importante su eficiencia. Este efecto se puede

programar si se realiza un estudio geotécnico detallado.

118

CONSERVAC ION

Como los subdrenes de penetración en la mayoría de los

casos no tienen material de filtro, que impidan la migración

de finos, es común que estos se tapen periódicamente y serequiere un mantenimiento que consiste en:

a) Limpieza de la tubería

b) Inyección de agua a presión para limpiar los orificios de

drenaje y remover las tortas de material sedimentado

alrededor de la tubería. Este proceso es llamado

"desarrollo del subdren. Debe tenerse cuidado de noproducir fallas por exceso de presión en el proceso de

desarrollo del sistema de subdrenes. En ocasiones la

tubería se rompe o se aplasta y es necesario rehacer losdrenes.

Un elemento peligroso es la presencia de ciertosorganismos y plantas de que invade los drenes tapando los

orificios de drenaje. En casos de aparición de estos

fenómenos puede requerirse rehacer los drenes aumentando su

diámetro y evitar la invasión de raíces embebiendo en

concreto los primeros metros de subdren y colocando tuberías

de entrega a cajas con estricto control vegetal.

6.4..2.3 GALERIAS DE DRENAJE

Las galerías de drenaje son empleadas es pecialmente enlos grandes proyectos hidroeléctricos La galería de drenaje

es un túnel de sección adecuada para facilitar suconstrucción localizada generalmente por debajo de la posible

zona de falla y en las bases del talud o del acuífero acontrolar.

Fig. VI-.14 Ubicaciántípjca de una galeríaToma&:Uo de Drene Horizontalesen le. Eetabllldad de Talud. VáequezL0.

Fig. VI-15 Influencia de los pozos verticales dentro de unagalería de drenaje en formaciones con flujopredominantemente horizontal.

Tomado: Uso de Denee Horizontales en le. Etab1l1de.d de Taludes. VáequezL.C. - -

119

120

Para fijar su construcción se requiere un estudio

geotécnico detallado. La ubicación óptima de una galería de

drenaje tipo se muestra en la Fig. VI-14. Cuando la

Permeabilidad de los materiales en sentido vertical es mayor

debido a la orientación de las discontinuidades, el agua

fluye fácilmente hacia la galería; pero cuando la orientación

de los estratos es horizontal el agua puede pasar por sobre

la galería sin fluir hacia ella. En estos casos se requiere

construir pozos verticales o subdrenes inclinados desde la

galería para interceptar las zonas de flujo. Entre más alto

el pozo vertical más será su efecto (Fig. VI-15).

Con referencia a la Fig. VI-16 se muestra además la

influencia del diámetro de la galería en el nivel de agua,

para un caso típico. Generalmente se recomienda diámetros de

1/20 de altura del talud. Si se requieren teóricamente

diámetros muy grandes, este efecto se puede suplir colocando

pozos verticales y drenes de penetración dentro de la

galería. Comúnmente la galería drena por gravedad, pero en

algunos casos se requiere colocar un sistema de bombeo para

su desague.

Sin Galería

H/302 --'

:

H/2Q

Fig.VI-13 Influencia del diámetro de la galería en la líneade nivel de agua.

Tomado: Uso de Drenes Horizontales en la Estabilidad de Taludee. VásquezL. C.

-o

1iseio

121.

6.4.2.4 DRENES VERTICALES

Son perforaciones verticales abiertas que tratan de

aliviar las presiones de poros, cuando los acuíferos están

confinados por materiales impermeables como puede ocurrir en

las intercalaciones de las lutitas y areniscas. Su sistema de

drenaje puede ser por bombeo, interconectando los pozos por

drenes de penetración o por medio de una galería de drenaje,

o empleando un sistema de sifón (Fig. VI--17).

Tubo

Fig. VI-17 Subdrenaje de un talud por el sistema de sifónTomado: Uso de Dz'ene Hor1zonte1e en 1. E8tb2-1idad de Taludes- VásquezL.C..

El espaciamiento de los pozos depende de la estructura

de las formaciones, si aparecen juntas verticales es posible

que los pozos no intercepten las presiones de agua como si

ocurre cuando el drenaje natural de la formación eshorizontal.

En la Fig. VI-18 se muestra una gráfica que relaciona

el diámetro y espaciamiento de los pozos en función de la

relación entre las presiones inicial y final requeridas. Se

puede observar que una hilera de pozos de 7.5 cm de diámetro

separados entre sí 30 m pueden reducir la presión de poros en

6 9 12 16 33

IR

11)0

go

20

30

40

50

60

7°

80

o.5

122

un 50%. Debe tenerse en cuenta que es más efectivo

incrementar el número de pozos que aumentar el diámetro.

ll

U

m-.4

>.

c

Ul

uU-

QlTIc

'u o. .-4 (1(rl -.-Ql tI1. U-am

.-1

III

.1 J

II)

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IIIu:

II)

E

7.5

15C)

37.5 Ú

7513

120o

¿3

Fig. VI-18 Influencia del diámetro y el espaciamiento entrepozos verticales •en la presión de poros.

Tolnado: Uao de Drenea Horizontales en la Ratabilidad de Taludea.. V&aquez

123

6.4.2.5 TRINCHERAS ESTABILIZADORAS

Las trincheras estabilizadoras son zanjas profundas y

anchas construidas generalmente con maquinaria pesada de

movimiento de tierras que en su fondo y/o paredes laterales

lleva un colchón de filtro, un dren interceptor o un sistema

de drenes tipo espina de pescado. La zanja posteriormente se

rellena con enrocado o con material común de acuerdo a las

necesidades específicas del caso; generalmente la trinchera

baja profundidades superiores a las de la superficie de

falla. El sistema de trinchera (Fig. VI-19) trabaja como un

dren interceptor profundo y en su diseño deben tenerse en

cuenta los requisitos •de este tipo de drenes.

¡

Trinchera estabilizadora

Lutita

Terraplén

Nivel de agua

Superficie de falla

Nivel de agua

o

Nivel de diseÑoSuperficie después

del deslizamiento

Excavación para

trinchera

Nivel de excavación

3 metros

Fig. VI-19 Esquema de trincheras estabilizadorasTornado: Uso de Drenes Horizontales en la. Estabilidad de Taludes.. Vásquez

124

6..5 EMPLEO DE MATERIALES DE PESO ESPECIFICO LIGERO

Este método es viable solamente en terraplenes y

eficiente sobre suelos cohesivos como el caso de arcillas

blandas o turbas. En los suelos que tienen fricción, el bajo

peso se neutraliza por la poca presión normal que se produce

en esta clase de suelos, lo que inclusive contribuye a

disminuir su resistencia.

Se trata de colocar como material de terraplén suelos

de peso específico bajo que, por lo tanto, den bajos momentos

motores. Material de origen volcánico, con peso específico

del orden de 1 a 1.2 ton/m3 ha sido muy empleado para este

fin. Otras soluciones, tales como sustitución de parte del

terraplén con tubos, cajones de concreto hueco, etc, en

general resultan muy costosas y, por ello, su uso ha sido muy

limitado.

6.6 CONSOLIDACION DE SUELOS COMPRESIBLES

La utilización de este método es factible cuando los

suelos de cimentación de terraplenes son mantos compresibles

saturados de baja resistencia al esfuerzo cortante, entonces

puede inducirse un proceso de consolidación, acelerado en lo

posible, que aumente la resistencia del material.

Al construir terraplenes es recomendable y económico

recurrir a construir la estructura por partes, no erigiendo

una mientras la anterior no haya producido una consolidación

suficiente. Un método para asegurar el proceso de

consolidación consiste en colocar drenes verticales

cilíndricos de arena. Este procedimiento es muy eficiente,

pero tiene el inconveniente de resultar demasiado costoso en

la práctica.

Si se construye un terraplén sobre un suelo

compresible, normalmente consolidado, cuya resistencia no

garantiza la estabilidad de la estructura, por lo que se ha

decidido erigir la mitad de su altura, esperando para

125

completarla a que el suelo se haya consolidado parcialmente

hasta que el aumento de su resistencia sea suficiente.

El terraplén se construye en poco tiempo, es decir,

bajo carga rápida, entonces la resistencia del suelo de

cimentación estará representada por la envolvente de la

prueba rápida consolidada, obtenida trabajando con esfuerzos

totales. Analizando esta envolvente tenemos que la

resistencia, s, al esfuerzo cortante es proporcional a la

carga con que se haya consolidado al material.

Çc'PoP

Fig. VI-20 El Aumento de la resistencia rápida con carga deconsolidación.

Tomado: Teoría y Aplioa.c15n de la Mecánica de ueloe. Tomo II. JuarezBadillo - Rico Rodríguez

En el manto compresible normalmente consolidado, la

resistencia bajo carga rápida será, por lo tanto,

proporcional a la profundidad. Al construir la mitad del

terraplén se inducirá un proceso de consolidación en el

terreno de cimentación, como consecuencia del cual las

presiones efectivas aumentarán en todo punto del mismo. La

resistencia final en cualquier punto del suelo de

cimentación, una vez logrado el 100% de consolidación bajo la

nueva carga, puede determinarse a partir de las nuevas

presiones efectivas existentes al fin del proceso de

consolidación, calculables por los métodos que nos

proporciona la mecánica de suelos.

Hp

o• • -

10

I3.

Ji

c) Se inyecta la roca

II

u

126

Si el suelo de cimentación fuera preconsolidado, se

considerará la envolvente Re incluyendo el intervalo de

preconsolidación.

6.7 UTILIZACION DE MATERIALES ESTABILIZANTES

La finalidad del uso de estos materiales es mejorar las

cualidades de resistencia de los suelos mezclándoles algunas

sustancias que al producir una cementación entre las

partículas del suelo natural o al mejorar sus características

de fricción aumenten su resistencia en los problemas

prácticos. Las sustancias más empleadas han sido cementos,

asfaltos y sales químicas. Sin embargo, en la práctica estos

procedimientos resultan costosos, por lo que su uso es

limitado.

Se han intentado varios esquemas para el control de

deslizamientos con diversos productos químicos.

Los más usados son el cemento y la cal ya sea en forma

de inyección (Fig. VI-21-22--23) o colocándolo en

perforaciones sobre la superficie de falla (Fig. VI-24).

Además existe el método de estabilizar terraplenes de arcilla

con capas de cal viva (CaO).

b

a

(

c

a) lUirIr perforación

b) Se inyecta el sello

Fig. VI-21 Método básico de inyecciones en roca por etapasTomado: Etbi112eión de taludes n Zonas Tropicales- Jaime Euro Díaz

a débil

Flujo de anua

127

Fig. VI-22 Etapas de inyecciones para mejorar una zona deroca débil

Tomado: Etbt11zai8ii de talud Zonas Tropicales. Jaime Suarez Dlaz

Fig. VI-23 Al inyectar las discontinuidades mayores se puedeeliminar el flujo de agua por lasdiscontinuidades menores.

Tomado: Etb1.1izaoi6n de taludea en Zonas Tropicales. Jaime Buex'ez Díaz

El proceso de la cal consiste en reaccionar con la

arcilla produciendo silicato de calcio, el cual es un

compuesto muy duro y resistente. El caso del cemento es un

proceso de cementación y relleno de los vacíos del suelo o

roca y las discontinuidades de mayor abertura aumentando la

resistencia del conjunto y controlando los flujos internos de

agua.

Los procesos de inyecciones se conducen en varias

etapas iniciando por una inyección de la zona y terminando

con el relleno de sitios específicos. En suelos residuales la

inyección de cemento de zonas permeables en el límite

inferior del perfil de meteorización han tenido buen éxito.

N

128

Excavación

1 j•Tratamiento

11

con cal viva J IIj L1J jLLíiL Tratamiento completo

jjjj L 2U'4a) Sistema de tratamiento

con columnas de cal.

Cal

Cal

Cal

b) Terraplén estabilizado con "sandwiches" de cal

Fig. VI-24 Esquema del sistema de estabilización con columnasde cal

Tomado: Eteb11izcj i de taludes en Zonas Tropicales. J.1ine Suarez Díaz

129

Se cuenta con innumerables sistemas de control de

deslizamientos que emplean mecanismos muy diversos como

tratamientos de tipo térmico, con altas temperaturas que

calcinan el suelo o, por procesos de congelación, el uso de

explosivos para compactar el material, el secado con energía

eléctrica en el proceso de electroósmosis, el refuerzo de

terraplenes con geotextiles entre otros.

Permanentemente los ingenieros diseñan sistemas de

estabilización de deslizamientos que no se encuentran en la

reseña anterior pero que si logran modificar los factores que

producen la inestabilidad de un talud son muy efectivos y se

debe animar a los ingenieros a buscar soluciones nuevas.

Generalmente en la estabilización de deslizamientos se

emplean sistemas combinados que incluyen dos o más tipos de

control indicados anteriormente. En todos los casos se debe

hacerse un análisis de estabilidad del talud ya estabilizado

y se debe llevar un seguimiento del proceso durante la

construcción y algunos años después.

6.,8 CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS DE RETENCION 2

Este tipo de solución, cuando se aplica con cuidado, es

correcta aunque, en. general, costosa. Se deben tomar muchas

precauciones para que la estabilización mediante este medio

funcione.

Se debe tener especial cuidado que la cimentación del

muro quede bajo la zona de suelo movilizada por la falla

hipotética del talud, pues se han reportado casos en que el

muro, en falla por rotación por ejemplo, se moviliza en

conjunto con el suelo, resultando totalmente inútil. En lo

referente al drenaje, se debe proporcionar al muro en su

paramento interno de filtros de material permeable, que

canalicen a las aguas hacia las salidas que se proyecten a

través del muro. En suelos de alta plasticidad es posible que

2JORNADAS DF INGENIERIA CIVIL: Etab11idd de Taludes; 1875;

Capítulo VI; Págiirn 126 Guayaquil-Ecuador.

130

el material del talud se sature, en cu yo caso disminuirá

fuertemente su "cohesión aparente", aumentando

correspondientemente los empujes que produce contra la

estructura. esta es posiblemente, la causa principal de

fallas en muros de retención usados en vías terrestres,

canales, etc.

Un muro de retención como estructura estabilizadora de

taludes, es uno de los elementos más delicados en lo

referente a su proyecto de construcción, por lo tanto ambas

etapas deben ser prolijamente supervisadas por un

especialista. Teniendo presente que mientras más alto sea el

muro a construir y más plástico sea el suelo a retener, se

deberán tomar así mismo mayores precauciones para su diseío y

construcción.

El empleo de estructuras de contención de concreto

ciclópeo o armado, gaviones o tierra armada, ha sido muy

popular desde hace muchos a?ios pero debe aceptarse que su

éxito ha sido limitado. Ocurre con frecuencia que un

deslizamiento de rotación, en donde la fuerza actuante en el

pie tiene una componente vertical importante hacia arriba,

levante el muro; y son muchos los casos conocidos de fracasos

en el empleo de muros para controlar deslizamientos

rotacionales. En el caso de deslizamientos de traslación el

muro puede representar un buen sistema de estabilización,

siempre que esté cimentado por debajo de posibles o reales

superficies de falla y se diseñe para que sea capaz de

resistir las cargas de desequilibrio adicionadas por un

factor de seguridad que se recomienda no sea inferior a 2.

En lo referente al tipo de muro y proceso constructivo

se debe buscar el que más se acomode a los materiales y

experiencia en la zona y el factor económico.

MUROS EN CONCRETO

Los muros de concreto simple o ciclópeo actúan como

estructuras de peso o gravedad y se recomienda no se empleen

ros

131.

en alturas superiores a 4 metros debido no solo al aumento de

costos sino a la presencia, de esfuerzos de flexión que no

pueden ser resistidos por el concreto simple y se pueden

presentar roturas a flexión en la parte inferior del muro o

dentro del cimiento. El concreto ciclópeo (cantos de roca y

concreto) no puede soportar esfuerzos de flexión. Los muros

de concreto armado pueden emplearse en alturas mayores previo

su diseño estructural y de estabilidad.

Los muros de concreto deben cimentarse por •debajo de la

superficie de falla con el objeto de obtener fuerzas de

reacción por fuera del movimiento que aporten estabilidad no

solo al muro- sino al deslizamiento. Debe hacerse análisis por

separado de estabiliad del muro en si por fuerzas activas y

el análisis de estabilidad de todo el conjunto muro-

deslizamiento.

a) Muro en Concreto cicl!peo

en

miado

132

Fig. VI-25 Muros de contención en concretoTomado: Eetabllizaclón de taludes en Zonas Troplcalea.. Jaime uexez Diaz

MUROS DE GAVIONES

Los gaviones son 1

cajones de malla de alambre

galvanizado que se rellenan de cantos de roca. Tienen una

serie de ventajas tales como:

- Fácil alivio de presiones de agua

- Soportan movimientos sin pérdida de eficiencia

Es de construcción sencilla y económica

Se emplean tres tipos de mallas diferentes, exagonales

o de triple torsión, electrosoldada y elaborada simple. Las

mallas pueden presentar problemas de corrosión en suelos de

pH < 6.

El diseño de un muro de gaviones debe consistir de:

a) Diseño de la masa de muro para estabilidad a volteo y

deslizamiento y estabilidad del talud.

h) Especificación del tipo de malla, calibre del alambre,

tamaño de las unidades, tipo y número de uniones y

calidad del galvanizado, tamaño y forma de los cantos.

c) Despiece de las unidades de gavión nivel por.nivel.

Rel10Col uy 1 ¿n

133

Suelo residual

Fig. VI-26 Empleo de una berma en gaviones para laestabilización de un talud.

Tomado: Eatabi11za16n de «taludea en Zonas Tropicales. Jaime Buarea Díaz

Especificaciones:

1. Tipo de malla: Exagonal electrosoldada o eslabonadasimple

2. Calibre del alambre de la malla BWG-10, 12, 12 1/2, o 133. Galvanizado: Mínimo 300 gramos de zinc/metro cuadrado4. Calibre del alambre de las uniones: BWG 12, 13 ó 145. Tipo de unión: Tejida, o uniones independientes6. Refuerzo total en cada cara de las uniones7. Tamaño y forma de los cantos8. Tamaño de las unidades 2 x 1 x 1 6 2 x 1 x 0.59. Sistemas de Traba entre unidades y despiece nivel por

nivel

Los muros también pueden ser de tierra armada, que

consisten en un relleno de suelo granular con láminas de

refuerzo que pueden ser metálicas o de elementos plásticos.

Otros tipos de muro incluyen el uso de llantas usadas y

enrocamientos sencillos.

6.9 EMPLEO DE CONTRAPESOS AL PIE DE LA FALLA

Al colocarle carga adicional a la base de un

deslizamiento de rotación se genera un momento en dirección

II JORNADAS DE INGENIERIA CIVIL: Estabilidad da Taludea; 1575;Capítulo VI; Página 125; Guayaquil-Eouadox'.

'134

contraria al movimiento el cual produceunaumeoen elIfactor de seguridad. Se debe hacer un análisis'cie1 peso

requerido para lograr un factor de seguridad determinado.yLa

adecuada cimentación de estos contrapesos debe sr,requiito

para que el sistema sea exitoso.

El efecto del sistema de contrapeso es de hacer que el

círculo crítico en la parte inferior del talud se haga más

largo.

El sistema de contrapesos es muy útil para la

estabilización de taludes de terraplenes sobre zonas de suelo

blandos donde son las fallas de la cimentación del terraplén.

En este caso se construye una berma que es un terraplén de

menor altura junto al terraplén principal.

Para aplicar esta solución se debe tener en cuenta dos

Principios fundamentales; el uno que la superficie de la

falla tenga forma apropiada (capaz de que al colocar el

material dicha superficie tienda a elevarse) y la otra que el

terreno donde se va a colocar el material tenga la suficiente

resistencia para soportar el peso de dicho material.

6.10 EMPLEO DE PILOTES

El empleo de pilotes no ha sido muy eficiente para

controlar deslizamientos de rotación porque el momento

actuante tiende a levantarlos, sin embargo en deslizamientos

de traslación se han empleado con éxito en algunos casos.

Para un diseño de pilotes debe calcularse la capacidad de

carga lateral de los pilotes y deben proveerse elementos para

impedir que el material deslizado pase por el espacio de

separación de los pilotes.

El empleo de las pilas de gran diámetro fundidas en

sitio aumenta la efectividad del sistema por la dificultad

para que el suelo pueda eludir la acción de los pilotes y el

gran peso evita que puedan ser fácilmente levantados por

fuerzas de fricción lateral.

135

Debe evitarse que puedan aparecer nuevas superficies de

falla por debajo de las puntas de los pilotes. En todos los

casos el empleo de los pilotes debe hacerse con extremo

cuidado teniendo en cuenta las desventajas que tiene estesistema.

• .

* nasa removida

Pilotes. . :... •.. .• ..

. . . ... .

FA

Superficie de fallaCorte

Fc

1Fig. VI-27 Diagrama del empleo de pilotes en la

estabilización de deslizamientos de traslacióiTomado: EGta.billza016n de t.1udea en Zonaa Tz'opioaieø.. J.1me uarez D1a.z

Los pilotes deben dise?íarse para resistir:

a) Las fuerzas de volteo generadas por la fuerza FA

b) Las fuerzas de cortante en el contacto o superficie de

falla.

Debe proveerse una profundidad ci suficiente para impedir

que se voltee o se levanten. Adícionalmente deben diseñarse

elementos que impidan que el suelo pase por el espacio entre

pilote y pilote.

6.11 ANCLAJES '

El uso de anclajes de acero en la estabilización de

taludes se ha vuelto muy popular en los últimos años.- Este

II JORNADAS DE INGENIERIA CIVIL: Ettab11idad de Taludes; 1975;Capítulo VI; P.gijia 129; Guayaquil- Eouador

136

método consiste en la colocación dentro del suelo y muy por

debajo de la superficie de falla real o potencial de una

serie de tirantes de acero anclados en su punta y tensados

por medio de gatos en superficie. Los anclajes generan

fuerzas de compresión que aumentan la fricción y/o

contrarrestan la acción de las fuerzas desestabilizadoras. En

las Fig. VI-28-29 se observa el sistema de presiones que

actúa y un modelo de análisis de fuerzas en los anclajes

empleado para el diseño.

Existen diferentes tipos de anclaje:

a) Pernos independientes para bloques de roca

b) Plaquetas o platinas ancladas

c) Muros anclados

Fig. VI-28 Esquema de un anclaje de roca ejecutado porgradas y la distribución del esfuerzo sobre lamasa de roca.

Toma: Eetb111zac16n d -tal~a en Zona T'o1ea1ea. Jelme uax'ez D1a.

pn

pn

137

Esquema básica

Fig. VI-29 Diagrama de fuerzas actuando en dovelas de suelopor acción de una plaqueta anclada

Tomado: da t1udaa ai Zonaa Txop1ca1e g . Jaime Suarez Dia.

a) En el pie del talud.

b) En el punto más bajo de la superficie de fallac) En la parte alta del talud

El análisis es similar al sistema tradicional de lasdovelas.

DISEÑO DE MUROS ANCLADOS

El diseío propuesto en base a criterios de ingeniería se

verifica, analizando la estabilidad del bloque, de suelo que

constituye el macizo de anclaje (Fig. VI-30).

•Z?77

138

En caso que haya anclajes a un solo nivel, la

estabilidad del macizo de anclaje, se analiza tomando una

superficie potencial de falla tal corno DF.. Esta superficie va

de la base del muro hasta el punto medio de la longitud

efectiva de anclaje. Si los anclajes se sitúan por debajo de

la base del muro, se elimina este tipo de estabilidad.

Fnin, p ar hin rnini u, rf hin Sobrecarga

"JI

2 --// —1--

P,

Fig. VI-30 Análisis de la estabilidad de una pared ancladaToad Etabi1izac1ón d taiude Gil Zoiaa Tropical - JalrnG Suarez Dlaz

139

La solución de la estabilidad se puede realizar por el

polígono de fuerzas o en una forma más precisa, por sumatoria

de fuerzas.

Se debe cumplir la condición: Ts X Fs > T M.

Donde:

TM = tracción límite admisible calculada por el análisis

global.

Ts = fuerza calculada para garantizar el equilibrio

Cuando esta expresión no se cumple, el cuerpo del

anclaje debe alargarse o inclinarse.

En el caso de varias líneas de anclaje, habrá que

verificar si es necesaria la estabilidad para cada línea de

anclaje de acuerdo a la zona de selle, si se encuentra por

encima o por debajo del pie del muro.

6.12 EMPLEO DE VEGETACION

El tipo de vegetación, tanto en un talud como en el área

arriba del talud es un parámetro importante para su

estabilidad. La vegetación cumple dos funciones principales.

En primer lugar tiende a disminuir el contenido de agua en la

superficie y además da consistencia por el entramado mecánico

de sus raíces. Como controlador de infiltraciones tiene un

efecto directo sobre el régimen de aguas subterráneas y actúa

posteriormente como secador del suelo al tomar el agua que

requiere para vivir.

El uso de la vegetación es un método tanto de prevención

como de corrección de fallas por erosión.

La selección de las especies vegetales a utilizarse

según el caso es un problema que se debe analizar, muy

detenidamente. En primer lugar sería recomendable el uso de

II JORNADAS DE INGENIERIA CIVIL Estabilidad de Ta1ud; 1975;Capítulo VI; Página 130-131; Guayaqui17Ecuadr

140

plantas propias de la región para obviar una serie de

problemas en cuanto a su adaptación que causaría al

utilizarse plantas importadas de otros lugares. Ademas deberá

seleccionarse el tipo de vegetación en función de la calidad

del suelo, ya que existen plantas que absorben una mayor

cantidad que otras y esto influirá directamente en los

contenidos de aguas superficiales. Pues las plantas que

absorben mayor cantidad de agua serán recomendadas en suelos

arcillosos para garantizar mayor resistencia en la corteza

del suelo; en tanto que si se trata de suelos arenosos un

secado intenso en su superficie no es aconsejable; por cuanto

hace a los materiales más erosíonables en estos casos será

conveniente utilizar las plantas que absorben menos cantidad

de agua.

Resultados de la experiencia han probado, que en vez de

la plantación de matas o áreas aisladas, se obtienen

resultados más efectivos para defender taludes, con la

plantación continua de pastos y plantas herbáceas. Con un

criterio indiferente respecto a costos, el ingeniero deberá

decidir la mejor opción en base a las mejores condiciones que

ofrezca la región,. Existen zonas en que es muy difícil el

crecimiento vegetal; otras • en que la forestación se produce

en forma casi normal e inevitable. La plantación aislada

incrementa mucho la posibilidad de escurrimiento e

infiltración. Por otra parte, en el caso de terraplenes muy

altos se puede dar buenos resultados con la plantación de

arbustos en hileras, con el objeto de hacer perder velocidad

al agua que escurra.

Desde el punto de vista de la conservación y la economía

debe verse como indeseable el riego de plantaciones que se

efectúe, cuando es abundante y prolongado; lo cual se puede

evitar colocando costras de arcilla y tierra vegetal sobre

los taludes construidos con materiales que de por sí no

ofrecen un soporte adecuado a la vida; estas costras

conservan la humedad, lo que favorece a la vegetación.

Iguales fines se han perseguido en ocasiones una delgada capa

de riego asfáltico o con otras sustancias; al impedir la

141

evaporación, por lo menos inicialmente, se propicia el

crecimiento de una cobertura vegetal densa que en los a?íos

venideros pueda defenderse por sí sola.

CAPITULO VII

142

7. DETERMINACION Y ANALISIS DE LAS POSIBLES CAUSAS QUE

PRODUCEN LAS FALLAS EN LOS TALUDES DEL PROYECTO

En Ecuador, especialmente en nuestra provincia de

topografía básicamente montañosa, los deslizamientos son uno

de los factores geotécnicos que mayor cantidad de problemas

producen en las estructuras. Estos deslizamientos se producen

de improviso o duran varios meses y a veces hasta años; la

rotura adopta una forma que se aproxima a la circular o, por

el contrario, no presenta ninguna característica geométrica

particular; las causas resultan evidentes unas veces y otras

no se puede descubrir ninguna razón que justifique el

movimiento; la rotura se produce por la acción mecánica de

una circulación de agua o porque el terreno ha sido

progresivamente lavado por un agua pobre en cationes. Los

factores que en mayor grado afectan la estabilidad de los

taludes son;

- La estructura geológica

- La presencia de agua

- El cambio de condición de esfuerzos causada por el hombre

Inicialmente el canal de riego Campana-Malacatos fue

construido mediante localización directa; es decir, sin

considerar un óptimo alineamiento horizontal como vertical,

por lo que al construirlo se alteró notablemente las

condiciones de flujo interno de agua al realizar cortes

excesivos, -hacer zanjas o excavaciones.

7..1 TRAMO No..1 . ABSCISA 0+400 - 0+800

El presente tramo abarca una área de incidencia

aproximada de 7.5 hectáreas, con un ancho de plataforma de

aproximadamente 7 m y una altura promedio de talud de 15 m.

La parte superior de los taludes presenta un alto grado de

meteorización debido principalmente a la presencia de agua,

especialmente en la temporada invernal que produce un estado

de esfuerzos, mayor al aumentar el peso unitario de los

materiales y al producirse internamente una presión en el

143

agua, lo cual hace disminuir la resistencia al corte del

suelo. Con estos antecedentes hace algún tiempo se suscitó un

deslizamiento de grandes proporciones, que hasta la

actualidad no cesa, observándose en toda el área en cuestión

signos característicos de la ocurrencia del deslizamiento.

Las características físico-mecánicas de los suelos de

este tramo los hacen proclives al flujo interno de agua, lo

cual produce en todo el cuerpo del talud un desplazamiento de

aire en los vacíos, remoción de cementantes solubles lo que

produce erosión interna. Se observa que a través de los años

un factor determinante para los continuos deslizamientos que

ocurren en esta zona es la erosión, la cual se manifiesta con

la presencia de una red de canales en la parte central de la

falla que desembocan en cf pie de los taludes, es decir,sobre el embaulamiento del canal, aumentando

significativamente el intemperismo de la parte baja de los

taludes. Este factor afecta también de manera considerable la

estabilidad de los taludes, en cuanto a través de los años

produce cambios topográficos desestabilizantes, o, genera

túneles internos de erosión..

El proceso constructivo del canal ha incidido

negativamente en la estabilidad de la zona, ya que no se

tomaron medidas precautelatorjas para evitar que se produzca

la catástrofe que én su tiempo obligó a paralizar el riego

por varias semanas con las consecuencias negativas para los

agricultcires que se sirven de este canal. En la actualidad

se realiza ün mantenimiento periódico del canal así como de

limpieza de la plataforma, puesto que el movimiento permanece

latente.

La presencia de cultivos en la parte superior de la

falla, así como la presencia de rumiantes que merodean por

todo el sector devenga cada día más en la constante

deforestación, que es factor determinante para detener la

infiltración de las aguas particularmente durante el período

invernal.

144

En la parte baja de este tramo se observan ya, los

efectos de la socavación que produce el río Campana sobre la

margen izquierda, donde se encuentra cimentado el canal,

manifestándose con desprendimientos continuos de la

plataforma, que amenazan convertirse en un deslizamiento

total ante la presencia de un crudo invierno, precisándose

con urgencia medidas que solucionen esta socavación.

7.2 TRAMO No-2 - ABSCISA 1+300-1+560

Este tramo comprende un área de incidencia de

aproximadamente 3 has. El mayor factor que afecta a la

estabilización de los taludes en este tramo se debe

principalmente a la no presencia de vegetación, y además la

parte superior se encuentra sometida a la acción de

sobrecargas debidas a la presencia de un camino de herradura

que pasa por la parte superior de los taludes del proyecto,

el cual sirve para la movilización tanto de personas como de

animales de carga, lo que produce altos efectos erosivos con

la consecuente meteorización de la parte alta de los taludes.

Durante el proceso constructivo del canal, las

condiciones topográficas del sector no permitieron dar la

inclinación adecuada a los taludes, lo que afecta

grandemente a la estabilidad del tramo en cuestión.

También es factor preponderante la escorrentía del

sector, ya que por encontrarse limitando por una quebrada

seca, que sirve como colector de aguas de la cuenca, los

taludes son sometidos a una gran efecto erosivo, así como a

la acción de aguas infiltradas que devengan en la

desestabilización de la zona.

7.3 TRAMO No-3 . ABSCISA 2+980-3+600

El área susceptible de colapso en este tramo es del

orden de 7 has. La irregular topografía y la extensa área de

la cuenca hidrográfica incide grandemente en la velocidad de

la escorrentía ¿infiltración de las aguas en los taludes del

145

sector, lo que conlleve, a la consecuente disminución de la

resistencia al corte de los suelos.

La escasa vegetación coadyuva a aumentar el efecto de

los agentes erosivos, ocasionando grietas de tensión en la

Paz-te superior de los taludes.

Los suelos característicos del sector son suelos finos

de grano grueso, los que en el período secoson susceptibles

al intemperisnio por parte de la acción del viento, que

conlleva el desprendimiento y posterior aglomeración de

materiales como; suelos, presencia de vegetación y arbustos

sobre el embaulado del canal, produciendo un aumento de

esfuerzos sobre las tapas de hormigón que conforman el

embaulado, y principalmente el aumento de cargas sobre la

plataforma del canal, los cuales producen des prendimientos en

esta, con amenaza de un colapso total; tanto para la

estructura de la plataforma como para la estructura del

canal.

En este sector existe una quebrada que sirve como

colector de aguas de la cuenca de incidencia, la cual

atraviesa la plataforma produciendo un gran arrastre de

sedimentos y diversos materiales, que originan erosión y

socavación en la parte baja de la plataforma, lo que conducea que se produzcan agrietamientos y rompimientos de la

Plataforma en las zonas cercanas al colector de aguas.

7.4 TRAMO No.4 - ABSCISA 4+300-5+025

Las características de suelos en este sector se

presentan proclives a sufrir des prendimientos debido a la

acción de agentes erosivos como el agua, el viento, y

principalmente los elevados cortes realizados en el proceso

constructivo.

El área en estudio es del orden de a proximadamente 11

146

has. La vegetación característica del lugar son arbustos y

principalmente el Faique, por lo que el sector se presta para

el pastoreo de ganado vacuno, caballar, y todo tipo de

animales menores, lo cual incide significativamente cada vez

más en la desertificacjón de la zona aleda?ía al canal, y

además ocasiona grandes cantidades de sedimentos a la

conducción principal.

La condiciones topográficas de la zona son muy

irregulares presentando en algunos casos pendientes de hasta70 0 de inclinación, las cuales aumentan considerablemente la

velocidad de la escorrentía y del flujo de agua en la masa de

los taludes, lo que ocasiona irremediablemente el colapso de

los taludes del proyecto, con consecuencias nefastas para las

estructuras del canal como de la plataforma.

Además se presentan desprendimientos y agrietamientos

en la parte final de la plataforma de este tramo, lo cual se

debe primordialmente a la infiltración de aguas, que

provienen de fisuras en las estructuras de hormigón del canal

principal localizadas en la abscisa 4+900.

7.5 TRAMO No-5 . ABSCISA 10+500-11+500

Los suelos característicos del lugar son suelos finos,

que en contacto con el agua, rápidamente se saturan y

Pierden considerablemente capacidad de resistencia a los

esfuerzos cortantes actuantes a los que se encuentran

sometidos; así mismo en temporada seca se contraen y forman

grietas en la plataforma, y además un aumento de esfuerzos a

la estructura del canal, lo que conduce al agrietamiento y

fisuramiento del hormigón que constituye la conducción.

El área sometida a estudio es de aproximadamente 16

has. Los taludes del proyecto en este tramo se encuentran

conformados por formaciones cuyas características de color,

fisuramiento y su facíl resquebrajamiento son típicos de

estratificaciones de rocas calizas, las mismas que se

constituyen en una red de infiltración para toda la corriente

147

tanto de aguas superficiales como subterráneas que se

escurren y se infiltran por las masas de taludes del

proyecto. Este factor es determinante para el asentamiento

que se suscita en la plataforma, ya que en las rocas calizas

se da el fenómeno kárstico, es decir toda, el agua que entra,

sale con suma facilidad a la parte baja de los taludes.

Además por su constitución las calizas son muy erosionables

por agentes como el viento, la presencia de animales, así

como del agua superficial, lo que se manifiesta con la

aglomeración de partículas de caliza a lo largo de todo el

embaulado del canal en este tramo, aglutinamiento de suelos

que en algunos casos sobrepasa el 1 m de altura sobre el

canal.

La presencia como en los tramos anteriores de arbustos

y Faique es característico del lugar, por lo que se suscita

el fenómeno de deforestación como en los anteriores casos.

El tramo en cuestión se encuentra afectado casi en su

totalidad por un marcado asentamiento que ha ocasionado el

reemplazo de la conducción mediante canal abierto a

conducción por tubería de asbesto-cemento. Se observa que el

fenómeno de asentamiento se encuentra activo, lo que ocasiona

sobreesfuerzos en la tubería con la consecuente ruptura y

posterior filtración de agua; aumentando considerablemente la

presión intersticial en la masa de suelo que conforma la

plataforma.

En el inicio de este tramo existe un distribuidor de

caudales, cuya corriente remanente pasa por el pie del talud

que conforma la plataforma, la cual se constituye en un

agente minador, saturador y socavador de la parte baja de la

plataforma, lo que conjuntamente con las infiltraciones

mencionadas anteriormente han llevado al asentamiento de la

plataforma en aproximadamente 60 cm bajo el diseño original.

Al final de este tramo existe un colapso total de la

plataforma, que incluye la parte baja de la misma, lo que se

debe principalmente a la filtración que se produce por

148

fisuramiento en las estructuras de hormigón del canal en la

abscisa 10+900, cuya corriente atraviesa la parte baja de la

plataforma disminuyendo considerablemente la resistencia al

corte de los suelos.

CAPITULO VIII

149

8. DEFIITICION DE PARAMETROS PARA LA ESTABILIZACION DE TALUDES

8.1 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO PUNTUAL DE LOS TALUDES A

ESTABILIZAR -

8.1.1 GENERALIDADES.

Para la realización de todo proyecto de ingeniería es

necesario contar con la topografía de los sitios previamente

seleccionados para la realización del mismo. Los estudios

topográficos permitirán un diseño más adecuado de las obras

componentes del proyecto puesto que se cuenta con datos

veraces acerca de la forma y accidentes que se presentan en

sitio.

En los planos topográficos se pueden detectar los

deslizamientos de acuerdo al procedimiento siguiente:

1. La presencia de escarpes (líneas de nivel muy cercanas)

que cambian de dirección y la. presencia de esquemas no-

simétricos de estas depresiones pueden corresponder a

zonas de deslizamientos que han ocurrido o están

ocurriendo.

2. Líneas discontinuas o cambios de dirección bruscas de

vías, líneas de transmisión eléctricas, de canales o

cuerpos de agua pueden coincidir con deslizamientos

activos.

8.1..2 LEVANTAMIENTO TOPOGRAFICO DE LA ZONA EN ESTUDIO

El área a investigar depende del tamaño del proyecto y

de la extensión de los factores geológicos y topográficos que

afectan el problema a estudiar, cuando se buscan movimientos

potenciales que no se han desarrollado, el área a investigar

no se puede determinar por adelantado.

El área a estudiar debe ser lo más extensa posible, así:

150

- Los deslizamientos deben relacionarse con áreas estables a

su alrededor.

- Los deslizamientos son generalmente mucho más extensos que

lo que se sospecha inicialmente.

- Como regla general el área a estudiar debe ser al menos el

doble del área que se sospecha inicialmente.

- El área debe incluir las fuentes de agua subterránea y

superficial y las estructuras geológicas que puedan

afectar la estabilidad.

El levantamiento topográfico del proyecto se lo realizó

en 5 tramos diferentes, tomando en consideración los lugares

que se encuentran con mayor problema de sus taludes a lo

largo de todo el canal de riego, así tenemos:

- Tramo No. 1. Abscisa 0+400 - 0+800

- Tramo No. 2. Abscisa 1+300 - 1+560

- Tramo No. 3. Abscisa 2+980 - 3+600

- Tramo No. 4. Abscisa 4+300 - 5+025

- Tramo No. 5. Abscisa 10+500 - 11+500

El levantamiento se ha efectuado utilizando poligonales

cerradas, con relleno de puntos topográficos a estadia, las

mismas que fueron enlazadas con el polígono implantado en el

estudio realizado por la Compafiía INGECONSULT; el área bruta

levantada es de 45 has aproximadamente y se han dibujado las

curvas de nivel con intervalos de separación de 1 m.

Cabe indicar además que se ha realizado la toma de

perfiles con estadia y clinómetro en los puntos más

representativos de los tramos mencionados anteriormente, lo

cual nos permitirá determinar tanto su altura como su

inclinación; datos que más adelante nos servirán para poder

establecer las soluciones para cada uno de ellos.

8.2 GEOLOGIA REGIONAL

La provincia de Loja, desde el punto de vista geológico

es una parte de los Andes, la cual se encuentra conformada

151

por rocas metamórficas del período Paleozoico al Este, y

rocas volcánicas y sedimentarias del Período Cretácico y

Terciaria que ocupan el resto de la provincia.

Las cuencas de sedimentos terciarias de Loja y

Malacatos están conformando las depresiones foliadas del

basamento o fundamento metamórfico. En la provincia de Loja

no afloran rocas volcánicas cuaternarias, las cuales están

cubriendo los Andes al norte del Ecuador, a excepción del

norte de la Provincia de Loja; alrededor de Carboncillo,

donde estas si se presentan.

Analizando el mapa geológico del Ecuador,

particularmente la hoja No. 57, determinamos que el Proyecto

de riego Campana - Malacatos atravieza dos formaciones:

Los cuatro traluos ja j , corresponden a la serie

Zamora que está compuesta por: filita, cuarcita, esquisto

grafítico, muscovítico, biotítico, gneis.

Serie Zamora .- El área de afloramiento tiene acceso

muy limitado, pero la serie Zamora está bien expuesta a lo

largo de los caminos al este y oeste de Loja. Las rocas

consisten principalmente de filitas, cuarcitas y

micaesquistos; las cuarcitas predominan al este. Al oeste de

Loja los esquistos y gneises biotíticos, conjuntamente con

esquistos grafíticos, son notables estos últimos

particularmente prominentes en San Miguel y se hallan

asociados con esquistos muscovitícos y cuarcitas. Un gneis

biotítico-muscovítico de grano medio a grueso se encuentra a

lo largo del camino, al oeste de Vilcabamba. El rumbo de la

foliación es generalmente NNE y las rocas están a veces

plegadas isoclinalmente siguiendo ejes de dirección similar.

Los ejes dé plegamiento son pocos pero los registrados

presentan una inmersión suave hacia el norte.

Un granito Homogéneo de grano medio, localizado al NE

de Loja y que en ciertos lugares presenta una foliación

paralela débil, con rumbo regional NNE de los esquistos

152

adyacentes parece tener origen en procesos inetasomáticos

locales.

Se cree que la serie Zamora es de edad paleozoica

porque un granito semejante situado dentro de las rocas

metamórficas de la serie Zamora en la hoja de Saraguro al

norte, da una edad radiométríca de 168 millones de años.

El último tramo, pertenece a la Formación San Cayetano

700 m que consta de: limolita, arcilla, arenisca,

conglomerado, carbón, toba.

Formación San Cayetano 700 m .- La formación San

Cayetano descansa concordantemente sobre la formación trigal.

Esta constituida por areniscas finamente estratificadas,

limolita, lutita silícea, lutita calcárea, mantos de carbón,

estratos delgados de conglomerados y capas guijarrosas. Las

areniscas están bien estratificadas, de color gris a amarillo

y generalmente arcósicas. Muestran rizados y, localmente,

estratificación cruzada. Las lutitas contienen vetas de yeso

de más de 10 cm de espesor y fracturas cubiertas de sulfuro.

Las lutitas blandas silíceas forman escarpas

prominentes y contienen capas de diatomítas separadas por

capas más suaves de tierra diatomácea. Los mantos de carbón

que llegan hasta 2 m de espesor; están clasificados como sub-

bituminosos a lignito. El espesor de la formación se estima

en 700 m.

8.3 ESTUDIO DE MECANICA DE SUELOS

8..3..1 GENERALIDADES

La mecánica de suelos llamada Geotécnica, se puede

definir como la aplicación de los elementos básicos del suelo

y de la ingeniería mecánica para la evaluación del

comportamiento de los materiales térreos, esto nos dará el

conocimiento de los diferentes terrenos sobre los cuales se

va a erigir una obra civil.

153

El estudio de las propiedades del suelo hace de que se

obtengan buenas cimentaciones y no lamentar fallas

indeseables de estructuras durante su construcción o su vida

útil, también tener cimentaciones antieconómicas. De aquí la

importancia del estudio de las propiedades físicas, mecánicas

que se debe realizar tanto en el campo como en el

laboratorio.

Los objetivos generales de los sondeos son:

- Identificar y caracterizar las formaciones más débiles que

pueden afectar el movimiento.

- Identificar las formaciones más resistentes que pueden

limitar la extensión de la zona de falla.

- Localizar niveles de agua subterránea, presiones y

características del agua.

- Cuantificar las propiedades físicas de los materiales para

emplearlos posteriormente en el análisis de estabilidad.

El espaciamiento de los sondeos depende del tamaño y

características del movimiento

Para una zona donde se sospecha pueda ocurrir un

movimiento se sugiere un sistema de cuadrícula de sondeos tal

como se indica en la Fig. VIII-1, y donde ya ocurrió el

deslizamiento se requieren sondeos por dentro y por fuera del

movimiento tal como se indica en la Fig. VIII-2.

izamiento

154

Fig. VIII-1 Localización sugerida de sondeos en una zonadonde se sospecha puede ocurrir undeslizamiento.

Tomado: Estabilidad de Taludes en Zonas Tropicales. Jaime Gu4rez Diaz

Eje de mayor movlmento

Arriba del escarpe principal

Abajo del

Siguiendo el eje del movimientoescarpe

Poi¡ fuera del de1izainlen10

Por fuera del

deslizamientoEz- En la zona de levantamiento

ae

Abajo de la punta

Fig. VIII-2 Localización sugerida de sondeos en una zona dedeslizamiento activo o dormido.

Tomado: Estabilidad de Taludes en Zo-nas Tropicales Jaime Guáreo Díaz

Sin embargo cabe recalcar que el número de sondeos

dependerá en gran medida de la visita de reconocimiento que

realizará el técnico y/o ingeniero encargado de realizar un

estudio de estabilidad de taludes. La visita da una visión

tridimensional y se puede obtener una cantidad muy grande de

información. Se obtiene el tipo o clasificación de los

155

movimientos, sistemas de agrietamientos, tipo de suelo,

afloramiento de agua y al final de la visita con mucho

"sentido común se puede tener una visión global de todo el

fenómeno y determinar con un mejor criterio el número de

sondeos de suelos necesario.

8.3.2 FORMACION DE LOS SUELOS..

Debido a los agentes atmosféricos tales como

inundaciones, actividad glacial, fuertes vientos, etc; gran

parte de la roca fragmentada por la meteorización ha sido

arrastrada, sometida a abrasión, fragmentación y depositadas

en partes más bajas como cursos de ríos, lagos , océanos,

etc.,todo esto ayudados por los cambios climáticos y las

fluctuaciones de los niveles medios del mar y superficie

terrestre. Este ciclo ha sido interrumpido, renovado y

repetido durante millones de años, de aquí el resultado

actual de la tierra, el lecho rocoso relativamente

inalterado, esta cubierto por una acumulación de materiales

sin cementación o muy poco cementados de espesores variables,

esto es lo que se conoce como SUELO.

El principal fenómeno formador de los suelos son los

procesos de meteorización que pueden ser física y química.

a) La meteorización física es el proceso de fragmentación

física o desintegración de la masa de roca. Sus causas

son:

- La congelación de las aguas acumuladas en las grietas y

poros.

- El choque del agua con las rocas.

- La abrasión producidas por las gravas y cantos rodados que

arrastran los torrentes o ríos.

- El golpear de las olas en las playas.

- El golpear de las arenas que acarrean los vientos

desérticos..

- La expansión y contracción de la roca por cambios bruscos

de temperatura, etc.

156

b) La meteorización química es una alteración de la

composición química de los minerales de una roca para

formar nuevos minerales, que generalmente tienen

propiedades físicas y químicas diferentes a la que les

dieron origen. Esta alteración es causada por la reacción

de los minerales con el agua.

Si un suelo es producto de la descomposición física y/o

química de las rocas se trata de un suelo inorgánico y si es

producto de la descomposición de seres vivos se trata de

suelos orgánicos. Si los suelos inorgánicos permanecen en el

sitio donde se formó, tenemos un suelo residual, en caso

contrario se trata de un suelo transportado.

8.3.2..1 CLASES DE SUELOS

En la naturaleza existe diferentes clases de suelos,

para su clasificación el hombre ha tomado en cuenta

diferentes propiedades así tenemos por ejemplo: tomando en

cuenta su tamafio tenemos: cantos rodados, gravas, arenas,

limos y arcillas; si tomamos en cuenta la permeabilidad

tenemos suelos permeables, semipermeables e impermeables; y

así podemos tener un gran número de clasificaciones, pero

para fines de ingeniería los más utilizados son los

siguientes:

GRAVAS..- Son acumulaciones sueltas de fragmentos de rocas y

que tienen más de dos milímetros de diámetro, dado

su origen son acarreadas por las aguas. Las gravas sufren

desgaste en sus aristas y son por lo tanto redondeadas. Como

material suelto suele encontrarse en las márgenes de los

ríos. Las gravas se encuentran en grandes extensiones, pero

se hallan con una mayor o menor proporción de cantos rodados,

arenas, limos y arcillas.

ARENAS.- Son partículas que varían entre 2 mm y 0.05 mm de

diámetro. Las arenas son materiales que estando

limpias, no se contraen al secarse, no son plásticas; son

mucho menos compresibles que las arcillas y al aplicarles una

157

carga en su superficie, se comprimen casi instantáneamente.

LIMOS..- Son suelos de granos finos con poca o ninguna

plasticidad, pudiendo ser limo inorgánico como el

producido en canteras o limo orgánico como el que se puede

encontrar en los ríos, siendo en éste último caso de

características plásticas. Su diámetro está comprendido entre

0.05 y 0.005 mm. Los limos sueltos y saturados son

inadecuados para soportar cargas.

ARCILLAS..- Son partículas sólidas con diámetro menor de 0.005

mm y cuya masa tiene la propiedad de volverse

plástica al ser mezclada con el agua.

8..3.3 PROPIEDADES DE LOS SUELOS

Entre las principales propiedades de los suelos, y que

tienen que ver con nuestro estudio son:

Tensión Superficial.- La humedad puede presentarse como

película de agua absorbida o como agua

libre. Si el agua ocupa parcialmente los poros, la humedad es

discontinua y forma cuñas de agua entre los granos adyacentes

y una película de humedad alrededor de ellos. La superficie

de separación entre el aire y el agua está desequilibrada

debido a la atracción molecular y da lugar a la tensión

superficial que es una fuerza que actúa paralelamente a la

superficie del agua y en todas las direcciones.

Tensión Capilar..- Entre los poros del suelo se forman tubos

capilares irregulares. La tensión máxima,

que puede desarrollarse variará de un punto a otro,

dependiendo del diámetro del poro y del grado de saturación.

La ascensión capilar en suelos saturados varía desde posos

centímetros en arenasl, hasta más de 30 m en algunas

arcillas. Si el suelo es homogéneo, la altura aproximada se

puede calcular por el tamaño efectivo de los granos..

Permeabilidad.- Los poros del suelo son conductos pequeños e

156

irregulares, por los cuales puede fluir el agua de la misma

manera que lo hace en otros conductos. El flujo aquí es

laminar excepto en las gravas gruesas.

Esta propiedad es importante en el diseño de presas, en

aguas subterráneas para el rendimiento de los pozos y otras

obras de ingeniería.

Densidad.- Es la cantidad de materia sólida presente por

unidad de volumen.

Fricción Interna- La fricción pura de Coulomb equivale a la

resistencia a la fuerza cortante en la

teoría de elasticidad. La fricción se puede expresar,

geométricamente como el ángulo de fricción interna , donde

Tan £ (coeficiente de fricción).

Los valores de van desde 28° en el caso de arenas

sueltas y limos no plásticos, hasta 48° en el caso de arenas

densas y gravillas. El valor aumenta junto con la densidad.

Cohesión.- Es la máxima resistencia del suelo a la tensión.

Resulta de la interacción de muchos factores, como

la adherencia coloidal de la superficie de las partículas, la

tensión capilar de las películas de agua, la atracción

electrostática de las superficies cargadas, las condiciones

de drenaje. Sólo existe cohesión en el caso de arcillas. El

valor de cohesión que se utiliza al diseñar depende

directamente 'de las condiciones de drenaje bajó la carga.

Compresibilidad.- Es la propiedad que representa la

deformación del suelo. La aplicación de

esfuerzos aplicados a una masa de suelo origina cambios de

volumen y desplazamiento.

8.3.4 ESTUDIO DE SUELOS EN LABORATORIO.

Para determinar las diferentes propiedades de los

suelos en laboratorio que se necesita para el diseño, es

159

necesario contar con muestras representativas. Un muestreo

adecuado tiene el mismo valor que el ensayo en si. Las

muestras a obtenerse son de dos tipos: alteradas o

inalteradas. Se dice que una muestra es inalterada cuando

guarda las mismas condiciones que cuando se encontraba en el

terreno de dónde procede y alterada en caso contrario.

8..3.4..1 TOMA DE MUESTRAS

Para cumplir con este objetivo se realizaron calicatas

( pozos de 2.0 m de profundidad) con la finalidad de extraer

las muestras inalteradas con el Tubo Shelby por tratarse de

suelos blandos, para el ensayo de Compresión Triaxial.

Aprovechando al mismo tiempo para la recolección de material

necesario y representativo del pozo al momento de la

excavación para realizar el análisis del suelo.

Para la realización de este trabajo se utilizaron,

barretas, picos, palas y fundas plásticas. Para las muestras

obtenidas con el tubo Shelby se utilizó triple funda y una

caja pequeña para evitar que las mismas se destruyan y además

sufran alteraciones.

8.3.4.2 CONTENIDO DE HUMEDAD (W%)

La proporción de agua presente en un elemento de suelo

se expresa en términos de contenido de humedad (W) definido

así en base a la figura siguiente, donde se tiene que:

V = volumen total del elemento.

Vs = volumen de sólidos.

Vv = volumen de vacíos.

Vw = volumen de agua intersticial.

Va = volumen de aire en los poros.

M = masa total del elemento.

Me = masa de los sólidos.

Mv = masa de vacíos.(se asume que es igual a cero)

Mw = masa de agua intersticial.

M

VSr=

tVaVv-j-JVw

V

VS

tMat+ jMv

Mw

160

M.

La porción de vacíos ocupada por el agua se expresa en

términos del grado de saturación.

El contenido de humedad, el grado de saturación son

parámetros adimencionales y normalmente se expresa en

porcentaje, pudiendo ser el W mayor del 100%.

El W varía de manera considerable de un suelo a otro, e

inclusive puede variar en el mismo depósito y ello depende

del grado de saturación. Los resultados se encuentran en el

Anexo No. 1

DETERMINACION DEL CONTENIDO DE HUMEDAD

Equipo: El equipo a utilizarse es el siguiente:

- Espátula

- Recipientes de aluminio o latón para secar las muestras

- Horno eléctrico a temperatura constante de 110 ± 5°C.

- Balanza electrónica con una precisión de 0.01 gr.

161

Procedimiento:

1. Se pesa una cápsula o recipiente de aluminio o latón,

incluyendo su tapa, revisándolo e identificándolo

adecuadamente. El tama?ío de las cápsulas es indiferente,

pero las que se utilizaron tiene un diámetro de 5 cm. por

una altura de 3 cm.

2. Se coloca una muestra representativa de suelo húmedo en

la cápsula y se determina su peso (Wcápsula + suelo

húmedo). Si se lo hace inmediatamente no hace falta tapar

el recipiente, pero si se pesa con un retraso de 3 a 5

minutos o más, se debe colocar la tapa del recipiente

para mantener la humedad.

3. Se retira la tapa de la cápsula, se coloca debajo del

recipiente (esto por práctica común) y se la lleva

inmediatamente al horno para proceder al secado de la

muestra.

4. Luego que haya permanecido la muestra por el espacio de

12 a 18 horas a temperatura constante, se determina el

peso del recipiente más el del suelo seco, asegurándose

de utilizar la misma balanza para registrar todos los

pesos.

5. Por último se calcula el contenido de humedad mediante la

siguiente expresión:

= ww X iooDonde:

= contenido de humedad expresado en porcentaje.

Ww = peso del agua que corresponde a la diferencia del

peso del suelo húmedo más el recipiente y el peso

del suelo seco más el recipiente.

Ws = peso del suelo seco que corresponde a la diferencia

del peso del suelo más el recipiente y el peso de

recipiente solo.

162

= Peso del suelo húmedo - Peso del suelo secoPeso del suelo seco

= Peso del aguaPeso del suelo seco

Ver ensayo anexo No. 1

6.3.4.3 LIMITES DE ATTERBERG

Una de las características más importantes de las

arcillas es su plasticidad. La magnitud de su plasticidad que

presente una arcilla natural depende de su composición

mineralógica, mientras que su consistencia varía de acuerdo.

al contenido de humedad, comenzando por un estado sólido en

condición seca, pasando por un estado semisólido para bajos

contenidos de humedad en que el suelo se desmorona y no

presenta plasticidad, continúa por un estado plástico para

altos contenidos de humedad, hasta llegar finalmente a un

estado esencialmente líquido.

Como la humedad es una propiedad que se mide fácilmente,

por lo que se ha desarrollado métodos de clasificación de las

arcillas basados en los contenidos de humedad límites.

El cambio de un estado de consistencia a otro es

gradual, para satisfacer los requerimientos de un sistema de

clasificación se establecieron límites para diferentes

estados que hoy se conoce como LIMITES DE ATTERBERG que no es

más que contenidos de humedad. Así tenemos los siguientes:

1. Límite de retracción o contracción (LS) que se define

como el cambio de estado sólido a estado semisólido o

estado no plástico.

2. Límite Plástico (LP) que es el cambio de estado

semisólido a plástico.

163

3. Límite Líquido (LL) que es el cambio de estado plástico a

líquido.

8..3..4.3..1 LIMITE LIQUIDO (LL)

Equipo; Para este ensayo se utilizó el siguiente material.

- Dispositivo de A. Casagrande para límite líquido

incluyendo ranurador.

- Espátula

- Cápsula de porcelana

- Tamiz o malla No. 40

- Recipientes con tapas para secar muestras

- Horno a temperatura constante de 110 ± 5°C.

- Balanza con aproximación de 0.01 gr.

Procedimiento;

1. Se pone a secar al aire una muestra de aproximadamente

unos 5 Kg. con cierta anticipación al ensayo.

2. La muestra secada al aire se pulveriza, cuidando que se

desintegren todos los grumos para facilitar el tamizado.

Se toman unos 100 gr de material que pase por la malla

No. 40, se colocan en una cápsula de porcelana y con una

espátula se hace una mezcla pastosa, homogénea y de

consistencia suave, agregándole una pequeña cantidad de

agua durante el mezclado.

3. tina parte de esta mezcla se coloca con la espátula en la

copa de Casagrande se alisa con un espesor de 2 cm. en la

profundidad máxima.

4. El suelo colocado en la copa se divide en la parte media

en dos porciones utilizando para ello un ranurador.

5. Se acciona la copa a razón de 2 golpes por segundos,

contando el número de golpes necesarios para que la parte

inferior del talud de la ranura se cierre un 1 cm. Si

164

la ranura no se cierra entre 6 y 35 golpes se recoge el

material se añade agua y se vuelve a mezclar, o se seca

la muestra hasta que alcance una resistencia dentro de

los límites.

6. Se va registrando 2 datos antes de los 22 golpes y 2

después con su respectivo contenido de humedad que se

obtiene del suelo donde se juntan los dos taludes y en

forma perpendicular.

7. Se grafica el No. de golpes y contenido de humedad en

escala normal, uniendo los puntos debe dar una línea

recta o coincidir por lo menos tres. El límite liquido es

el contenido de humedad a 25 golpes.

8..3.4.3..2 LIMITE PLASTICO (LP)

El límite plástico se define como el contenido de

humedad expresado en porcentaje respecto al peso seco de la

muestra secado al horno, para lo cual los suelos cohesivos

pasan de un estado semi-sólido a un estado plástico.

Para la determinación del límite plástico se usa

generalmente el material sobrante de la prueba del límite

líquido y al cual se le evapora humedad por mezclado hasta

tener una mezcla plástica que sea fácilmente moldeable. Se

forma una pequeña bola que deberá rodillarse en la palma de

la mano o en una placa de vidrio aplicando la suficiente

presión a efecto de formar filamentos. Cuando el diámetro sea

de 3 mm aproximadamente sin romperse, deberá juntarse la

muestra de nuevo; mezclándose en forma de bola y volverse a

rodillarse. Este procedimiento se repite hasta que se

produzca un rompimiento en forma longitudinal al alcanzar 3

mm. Se saca el contenido de humedad de los pedazos con lo que

se determina el límite plástico.

8.3.4.3.3 INDICE DE PLASTICIDAD (IP)

Es la variación de los contenidos de humedad en la que

155

la ardua presenta plasticidad.

Numéricamente es igual a diferencia del LL y LP.

IP = LL - LP

El IP depende generalmente de la cantidad de ardua

del suelo. Los resultados y cálculos de los límites liquido y

plástico se encuentran en el Anexo No. 1

8.3.4.4 GRANULOMETRIA

Las gravas constituyen las partículas más gruesas que

incluyen todos los granos ma yores que el tamiz # 4. La arena

constituye todas las partículas menores que el tamiz # 4,

pero mayores que el tamiz # 200. Los granos menores que el

tamiz # 200 son finos; limos que son mayores que 0.002inm; y

arcillas que son menores a 0.002 mm, sin embargo existen

partículas de arcilla mayores de 0.002 mm y suelos más finos

que 0.02 mm que no contienen arcillas.

Estos tamaños se determinan en el laboratorio por medio

del cribado, si los granos son gruesos; y por sedimentación

(análisis húmedo mecánico) si son finos, representándose

estos resultados en una curva granulométrica. En estas curvas

se pueden distinguir dos tipos de suelos:

- Bien gradado (W), dentro de la muestra hay porcentajes

representativos de todos los tamaños.

- Mal gradados (P), o pobremente gradados; en este grupo se

ubican los uniformemente gradados, en los que la mayor

parte de las partículas son del mismo tamaño; y gradación

discontinua osea ausencia de uno o más tamaños

intermedios.

Coeficiente de Uniformidad:

Es la medida del tamaño medio y se calcula así:

D60

D10

166

Donde:

Cu = coeficiente de uniformidad

Si : Cu < 4 Suelo uniforme

Si : Cu > 6 Suelo bien gradado

= diámetro de las partículas tales que el 60% del

de la muestra sean más finos.

total

= diámetro de las partículas tales que el 10% del total

de la muestra sean más finos.

Coeficiente de curvatura:

Determina la forma de la curva granulométrica y es la

relación entre:

Cc=(D)2

(D10 ) x (D50)

Donde:

Cc = coeficiente de curvatura

Si : 1 < Cc < 3 Suelo bien gradado

o' 1 1o' D Q = diámetro de las partículas más finas,

respectivamente, tomado de la curva

granulométrica.

Equipo:

- Juego de mallas o tamices, las mismas que

al material y al objetivo de la prueba.

- Balanza con aproximación de 0.01 gr.

- Cápsulas

- Horno a temperatura constante 110 ± 5 °C

- Brocha

- Máquina tamizadora.

deben adaptarse

167

Preparación de la muestra:

- La muestra se toma por cuarteo para que ésta sea

representativa de la fracción a ensayarse. La cantidad de

muestra se tomará de la siguiente manera:

Tamaño máximo de la muestra

3"

2"

1"

1/2'

3/8'

Tamaños menores

Peso mínimo de la muestra

6 Kg

4 Kg

2 Kg

1 Kg

0.5 Kg

0.5 Kg

Procedimiento para material retenido en la malla No. 4:

1. Se obtiene la muestra por cuarteo pesando la cantidad

requerida y dejándola secar al horno.

2. Luego de 24 horas se saca del horno la muestra, se •deja

enfriar y luego se pesa.

3. Se coloca el juego de tamices en forma decreciente: 3",

2', 1 1/2", 1', 3/4', 1/2", 3/8', No. 4 y el Fondo.

4. Se vacía el material en la parte superior, tapamos la

serie de tamices y lo colocamos en la tamizadora mecánica

por el espacio de 15 minutos.

5. Se retira la tapa y se separan los tamices pesando la

fracción retenida en cada tamiz. Se suman los pesos

parciales comparando con el peso utilizado inicialmente

con lo cual no se debe obtener una diferencia mayor al

1%.

Si existen partículas trancadas entre las aberturas de

los tamices no se las debe forzar a pasar a través de

ellas, se invierte el tamiz y con ayuda de una brocha o

cepillo de alambre se las desprende y se las agrega a la

fracción correspondiente.

Seguidamente se obtiene el porcentaje que pasa y el

porcentaje retenido de cada tamiz.

168

Procedimiento para material que pasa la malla No..4 (análisiscon lavado):

1. Se toma la cantidad de material que pasa la malla No..4

que no debe ser menor de 500 gr aproximadamente.

2. Se vacía el material seleccionado sobre la malla No. 40 y

debajo la malla No.200 y se lava lo mejor posible para

eliminar los finos. El material que pasa la malla No. 200

se lo puede recoger para el análisis granulométrico dearcillas y limos.

3. Se recoge las porciones retenidas y se las coloca en un

recipiente para dejarlas secar en el horno.

4. Se coloca el juego de mallas sucesivamente en el

siguiente orden No.4, 10, 20, 40, 100, 200 y al final el

fondo, se añade el material ya pesado y se tapa.

5. Se agita todo el juego de mallas tanto en forma

horizontal como vertical, se puede usar una agitadora de

tamices. El tiempo de agitado depende de la cantidad de

finos pero esto no debe ser menor de 15 minutos.

6. Se quita la tapa y se separan todas las mallas

cuidadosamente, pesando luego las fracciones retenidas en

cada una y recogiendo el material en un solo recipiente

para poder comprobar la cantidad de material.

Se dibuja la curva granulométrica en papelsemilogarítmico. En la escala lo garítmica se coloca las

abertura de las mallas expresadas en mm y en la escalaaritmética los porcentajes que pasan dichas mallas.

Si un suelo de granos gruesos contiene proporcionesaproximadamente iguales de todos los tamaños se dice que es

bien gradado. Si esto no ocurre se dice que es un suelo mal

gradado. Los resultados y cálculos se encuentran en el AnexoNo. 1

rs16

8.3.4.5 ENSAYO DE COMPRESION TRIAXIAL.

La cohesión de un suelo y su ángulo de fricci6z,

componentes del esfuerzo de corte, pueden obtenerse de

diferentes maneras y entre ellas se tiene:

- Por medio del aparato de corte directo ideado por Arthur

Casagrande.

- Por prueba de compresión triaxial.

El ensayo de compresión triaxial se realiza, como el de

compresión simple, sobre muestras cilíndricas de forma y

dimensiones similares; pero esta vez el espécimen va envuelto

en una membrana impermeable de caucho, y dentro de una celda

que se llena de agua, para de esta manera poderle aplicar una

presión de confinamiento que el suelo recibe en todas las

direcciones (inclusive por encima). Luego se le aplica una

carga axial, con medida de deformaciones y frecuentemente

también de presiones intersticiales, hasta llevar al suelo a

la falla.

Claro está que el agua que contiene el suelo no puede

entrar en contacto con el agua de la celda que sirve para

aplicación de la presión, pues pertenecen a dos sistemas

hidráulicos diferentes. La membrana de caucho debe ser

suficientemente gruesa para que no se rompa con facilidad,

con lo que se dañaría el ensayo; y lo suficientemente delgada

para que no introduzca esfuerzos en el suelo que alteren

significativamente los valores numéricos con los cuales se

trabaja en los cálculos.

Equipo:

- Máquina de Compresión triaxial con sistemas de aplicación

de: carga, presión lateral, medición de deformaciones y

medición de carga axial.

- Celda triaxial

- Membrana de caucho

- Aparato colocador de membranas

170

- Compresión de aire

- Bomba de vacío

- Balanza de presición

- Calibrador

Procedimiento para la prueba Triaxial Rápida (UU):

1. Se toma una probeta ya preparada y se miden el diámetro

superior, medio e inferior y la altura media anotando

los valores en la hoja de registro.

2. Obtener el peso de la probeta para determinar la

densidad de la muestra.

3. Colocar una membrana de caucho en el aparato estirador

de membranas y aplíquese vacío, introduciendo luego el

cilindro dentro de la membrana. Situar una placa de

lucita sobre la cara superior de la probeta y otra en la

inferior.

4. Colocar la muestra en la base de la cámara triaxial, la

membrana se ajusta a la base por medio de aros de caucho

para no permitir la entrada del líquido

5. Ajustar en forma similar el cabezal de lucita y cerrar

herméticamente la cámara.

6. Colocar la cámara en el banco de carga conectando las

mangueras de entrada del fluido y el sistema medidor de

deformaciones.

7. Aplicar presión al tanque que contiene el fluido y

permitir su entrada a la cámara abriendo la válvula

superior permitiendo la salida del aire de la cámara.

8. Ajustar el vástago al cabezal y aplicar una ligera

presión axial, hasta . 'que el dial marque un valor

determinado. Encerar el dial de carga y el dial de

deformaciones.

171

9. Aplicar presión en la cámara, escogiendo el valor de la

presión confinante (0.5, 1.0, 2.0, y 3.0 Kg/cm2 para

nuestro caso), con la cual se ensayará la muestra. Si se

dispone de un sistema de reducción de fricción, el

vástago se pone en marcha en este momento.

10. Proceder a la aplicación de la carga por medio del

sistema eléctrico, escogiendo una velocidad de

deformación adecuada, de acuerdo a las características

del material. La prueba en general debe tener una

duración de 15 a 20 minutos. Se toman lecturas

simultáneas de carga y deformación hasta que la probeta

falle. Si la probeta entra en estado de fluencia se

toman lecturas hasta que se produzca una deformación

correspondiente al 25 % de la altura inicial.

11. Parar el sistema de carga y regresar el fluido al

tanque, abriendo la válvula de drenaje de aire y

aplicando presión a la cámara. Levantar el sistema de

carga y sacar la cámara triaxial.

12. Desarmar la cámara y sacar la probeta quitando la

membrana y las placas.

13. Definir los planos de falla o fisuras y dibujar un

croquis de la muestra fallada. Si existe un plano

definido de corte se mide el ángulo de inclinación con

respecto al plano horizontal.

14. Tomar dos muestras de la probeta ensayada (una de la

parte superior y otra de la parte inferior) para

determinar el contenido de humedad.

El procedimiento se repite por lo menos en tres probetas

con diferente presión lateral en cada una.

Para realizar los cálculos se siguen los siguientes

pasos:

Area:

Am = As + 4Ac + Ai

Donde:

Am = área media de la probeta

As = área superior calculada con el diámetro Ds

Ac = área central calculada con el diámetro Dc

Ai = área inferior calculada con el diámetro Di

Volumen:

Vm = Am x Hm

Donde:

Vm = volumen de la probeta

Hm = altura media

Densidad:

D WmVm

Donde:

Wm = peso húmedo de la probeta

Deformación Unitaria:

= DeformaciónHm

= deformación unitaria

Area corregida: Acorr = _ Am1 -

Acorr = área corregida

Am = área media

deformación unitaria

172

173

- Carga:

Carga = LD x Cte anillo

Carga en Kg.

LD = lectura del dial de carga

Cte anillo = constante del anillo dinamométrico

Esfuerzo:

= CargaA corr

a = esfuerzo desviador

Gráfico esfuerzo-deformación:

Con los datos del esfuerzo desviador y de la deformación

unitaria se realiza la curva respectiva, para cada una de las

probetas.

Obtención de esfuerzos:

al .Pc + a3

al = esfuerzo axial principal

a3 = esfuerzo lateral = presión de confinamiento

Pc = esfuerzo desviador obtenido del gráfico esfuerzo-

deformación.

- Gráfico de esfuerzo de Mohr:

Con los valores de al y a3 se realiza los círculos de

Mohr para cada probeta.

Se traza la tangente común a los tres círculos y se

obtiene la envolvente de falla. Esta envolvente forma un

ángulo 4' con la horizontal. El valor del intercepto en las

coordenadas es el valor de la cohesión c.

Las velocidades de aplicación de carga y el tiempo de

174

rotura varían ostensiblemente dependiendo del tipo de

material a ensayarse.

La tabulación de resultados se encuentran en el Anexo

No. 1

8..3..5 CLASIFICACION DE LOS SUELOS.

El sistema de clasificación de los suelos es una

agrupación de los diferentes suelos en grupos que tienen

propiedades similares. Esto nos permitirá conocer las

propiedades y aptitudes de un suelo por comparación con

suelos de la misma clase, cuyas propiedades se conoce, y

además nos facilita una adecuada descripción del suelo.

Dada la gran variedad de suelos que existen en la

naturaleza se han fomentado muchas clasificaciones tomando en

cuenta algunas propiedades de los suelos algunos de los

cuales han sido modificados con el pasar del tiempo y las

experiencias obtenidas. Por su importancia y su aplicabilidad

en nuestro medio enunciaremos dos:

- Sistema unificado para la clasificación de suelos (SUCS).

- Sistema de clasificación AASHTO (American Asociation of

State Highway).

8..3..5..1 SISTEMA AASHTO

Este sistema es un modificación del Sistema de

Clasificación del Departamento de Caminos Públicos; se usa

ampliamente para evaluar los suelos en la construcción de

subrrazantes de carreteras y terraplenes.

El sistema divide a los suelos en 3 categorías:

- Granular, cuando el 35% o menoe, en peso pasa por el tamiz

# 200, (más fino que 0.074 mm.)

- Limo-Arcilla, cuando más del 35% pasa por el tamiz # 200.

175

- Suelos Orgánicos, están constituidos en su ma yor parte pormateria orgánica.

Los símbolos A-1 hasta A-7, representan las clases de

suelos, estos suelos indican vagamente que con el aumento del

número disminuye la calidad de suelo para la construcción.

Algunas de las clases se subdividen para indicar diferencias

de plasticidad; pero la subclasificacjón no es parte esencial

del sistema, ésta se suplementa con el índice de grupo (IG).

IG= 0.2a + 0.005a*c + 0.01 b*d

Donde:

a = porcentaje que pasa el tamiz # 200, mayor que 35 y

sin exceder 75, expresado en un número entero de O

a 40.

b = porcentaje que pasa el tamiz # 200, mayor que 15 y

sin exceder 55, expresado en un número entero de O

a 40.

c = la parte del límite líquido mayor que 40 y sin

exceder 60, expresado en un número entero de O a

20.

d = índice de plasticidad mayor de 10 y menor de 30,

expresado en un número entero de O a 20.

Los valores del índice de grupo varían de O a 20, los

números bajos indican mejor calidad que los números altos.

El índice se coloca en paréntesis, siguiendo la clase del

suelo así: A-7-5(12). Como indicación ver Anexo No. 6 TABLA

A-9.

8-3.5-2 CLASIFICACION UNIFICADA DE SUELOS (SUCS) -

Esta clasificación se la emplea especialmente para

construcción de preas, y frecuentemente para el diseño de

carreteras. Está basado en el tamaño de las partículas en lagranulometría, y en las características de los finos. Divide

176

a los suelos en dos grupos. (Ver Anexo No.6 TABLA A-7).

Suelos granulares

Tienen más del 50% en peso de granos más gruesos que

0,074 mm (Tamiz # 200). Aquí se hallan las gravas, arenas y

suelos gravosos o arenosos, con pequefa cantidad de material

fino (limo o arcilla). Son designados en la siguiente forma:

Gravas o suelos gravosos : GW; GC; GP; Gil.

Arenas o suelos arenosos : SW; SO; SP; SN.

Las siglas representan:

G = grava o suelo gravoso, si más del 50% en peso de

los granos se retienen en el tamiz # 4. (4,76 mm)

5 = arena o suelo arenoso, si más del 50% pasa el tamiz

#4

W = bien gradado

P = pobremente gradado

II = limo inorgánico o arena muy fina

O = arcilla inorgánica

Suelos finos

Aquí se hallan los materiales finos, limosos o

arcillosos, de baja o alta compresibilidad.

Suelos de baja compresibilidad : ML; CL; OL.

Suelos de alta compresibilidad : NH; CH; OH.

Las siglas representan.

M = limo inorgánico o arena muy fina

O = arcilla inorgánica

O = limos y arcillas orgánicas.

L = baja o mediana compresibilidad (Límite líquido

menor de 50).

H = alta compresibilidad (Límite líquido mayor de 50)

177

8.3.6 CAPACIDAD ADMISIBLE

DETERMINACION DE LA CAPACIDAD DE CARGA

Para el Estudio de Estabilización de taludes del

Proyecto de riego Campana-Malacatos" determinamos la

capacidad de carga del suelo; Por medio de la fórmulasimplificada (c=0), para los tramos donde tenemos suelos

arenosos con presencia de finos, en las condiciones más

criticas, es decir cuando pierda su cohesión con la presencia

del agua. Para los tramos donde existe presencia de arcillaslo hacemos con la fórmula simplificada (0), debido a lasmismas condiciones críticas anteriores.

q 1 = q1 aV.Sq.Dq + - ( 0=0)

qu = 5.14c.S . D + ql (*=O)

En donde

g uit = Máxima capacidad de carga del suelo (T/m2).= Sobrecarga del suelo sobre la cota de cimentación

(T/rn).

Ny = Factores de capacidad de carga.S,S,SY_ = Correción por forma de la cimentación.

= Correción por profundidad de empotramiento.B = Ancho de la cimentación (m).y = Peso especifico promedio del suelo bajo la cota de

cimentación

c = Cohesión del suelo (T/m2)

Obtenido el cj se obtiene la capacidad admisible g delsuelo.

IFS

MANUAL PARA NECANICA DE SUELOS, Universidad Técnica Particular de Loja. Loja - Ecuador.

178

FS = Factor de seguridad.

Para nuestro estudio en suelos arenoso con presencia de

finos se obtuvo un ángulo de fricción interna 0 = 26° (VerAnexo 1) valor que interviene en la obtención de los

coeficientes Nq y Ny. Y para suelos arcillosos una cohesión

o = 0.99 Kg/cm2. Los datos para la obtención del cL, son lossiguientes:

Para suelos arenosos con presencia de finos tenemos:

C4 = 1.68 T/m2

Nq = 12.24

Ny 8.46

= 1.20

I =1.0

B = 1.0 m, zapata cuadrada

Y = 1..68 T/m

= 0.60

= 1.0

FS = 3

28.94 T/m2

= 9.65 T/xn2

= 0.96 Kg/cm2

Para suelos arcillosos(=Q) tenemos:

= 1.49 T/m2

C = 9.90 T/m2

= 1.20

=1

FS = 4

= 62.55 T/m2

= 15.64 T/m2

= 1.56 Kg/cm2

178

8.3.7 PARAMETROS DE DISEÑO.

Los resultados obtenidos de los diferentes ensayos de

Laboratorio se detallan a continuación en el Cuadro VIII-1.

CUADRO VIII-1

PERFIL LIMITES CLASIFXCACXON

ABSCISA PROFUND W7

NoLL TLP AASHTQ BUCS

1 0+420 2.0 4.27 22.10 14.93 Á-2-4 SH-SC

2.0 5.67 23.75 15.13 A--4 - GC

2 0+530 2.0 6.43 23.90 19.78 A-i-b SN-SC

2.0 2.36 26.30. 20.20 A-i-b GN-GC

3 0+670 2.0 0.67 20.80 17.56 A-1--a QN

4 1+420 2.0 3.94 19.40 16.48 A-1-b SN

5 3+140 2.0 20 18.03 A-2--4 . SC

6 3+480 2.0 5.65 0 20.14 A-2-4 SN-SC

7 4+430 20 1.69 18.02 A-1-a GP-GC

8 - 4+890 2.0 11.15 19.15 12.74 A4 SN-SC

9 10+945 2.0 20.11 60.90 . 26.26 A-7---5 CH

10 11+100 2.0 16.94 49.90 22.54 A-7-6 CL

11 11+265 2.0 19.94 58.75 25.32 A--7-6 CH

DESCRIPCION.

A-2--4

A-l-b

A-1--a

A-7--6

A4

= grava y arena limosas o arenosas.= fragmentos de piedra grava y arena.= fragmentos de piedra grava y arena.

suelos arcillosos. . .

= suelos limosos.

CAPITULO IX

179

9. DESCRIPCION, ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES Y

ALTERNATIVAS DE SOLUCION DE LOS TRAMOS CRITICOS DEL

PROYECTO.

9.1 INTRODUCCION

Elestudio geotécnico en el diseío de vías, como de

canales, es una fase muy importante para afrontar los

problemas colectivos al ejecutarse los mismos..

Las técnicas empleadas en el diseío de este tipo de

proyectos como: fotointerpretación, fotogeología y geofísica

nos ayudan a establecer un buen trazado geométrico, a

prevenir problemas de deslizamientos, influencias de aguas

subterráneas y búsqueda de materiales de construcción. La

información nos da una clara visión de conjunto para afrontar

los problemas durante la construcción, teniendo en cuenta sus

causas.

Actualmente se hace cada vez más imperioso en nuestro

país establecer las características geológicas de los

terrenos, conjuntamente con la investigación de suelos para

llevar a ejecución obras seguras, económicas y duraderas.

En el presente trabajo hacemos una descripción geológica

de los suelos de algunos tramos sobre los cuales se cimenta

el canal de riego "Campana - Malacatos", para establecer la

relación entre la estructura geológica, la presencia de aguas

superficiales y subterráneas con la estabilidad de taludes en

los tramos críticos del proyecto. Además en trabajos

geotécnicos se analizan los problemas con la esperanza de

poder eliminarlos definitivamente, pero en muchos casos

admitimos una solución que no es radical por lo que la obra

civil requerirá de continuo mantenimiento.

Uno •de los aspectos fundamentales en el estudio de las

propiedades mecánicas de los suelos es su resistencia al

corte. La teoría de la resistencia al corte de los suelos es

punto de partida esencial para el tratamiento de los

180

problemas de empuje de tierras contra estructuras de

contención, de estabilidad de taludes en terraplenes y cortes

y de capacidad de soporte última de terrenos que han de

servir de cimentación a construcciones, entre otros.

Tenernos entonces que para el presente estudio esimprescindible la determinación de resistencia al corte de

los suelos; valor que lo obtuvimos mediante el ensayo

triaxjal. Para el análisis de estabilidad de taludes como

indicamos anteriormente hemos determinado a lb largo de laconducción principal 5 tramos críticos, •en los cuales se

suscitan mayores daños a la estructura del canal como de la

Plataforma, y así mismo se dan con mayor frecuencia.

Debido a las características físico-mecánicas de los

suelos como: tamaño máximo de las partículas, que en lamayoría de los muestreos es superior a y la poca humedadpresente en el lugar en el momento de recolectar lasmuestras (Nov/95); en los tres primeros tramos, no nos fuéposible la obtención de muestras inalteradas para lafabricación de los especímenes que se re quieren para larealización de ensayos de corte o ensayos triaxiales; por lo

que para el análisis de estabilidad de dichos tramos haremosuna exposición genérica sobre la topografía y geología de la

zona en que se encuentran los deslizamientos anteriormentemencionados.

Cabe recalcar que para hacer un análisis de estabilidadY determinar los parámetros que nos dan los ensayos deresistencia al corte para este tipo de suelos, podemos

servirnos de tablas de diversos autores, y así mismo dediversos países que relacionan la clasificación o el tipo de

suelo con las características de cohesión y ángulo defricción interna.

Pero tomando en cuenta las últimas publicaciones,

conferencias, y afines sobre la mecánica de suelos, que nosdicen que no es seguro, tornar los valores que vienen endeterminados textos, ya que estos parámetros varían

181

considerablemente para cada zona geográfica de cada país y suvariación se ve afectada principalmente porque las

condiciones en que se determinaron estos parámetros son en la

mayoría de los casos totalmente diferentes a las de los

suelos en los que se los quiere aplicar.

Es así por ejemplo, no es factible tomar los valores decohesión y fricción para los EE.UU y aplicarlos a suelosEcuatorianos. Lo que se recomienda en estos casos es realizar

los ensayos de corte con otro tipo de dispositivos de loscuales, en nuestro caso no disponemos a nuestro alcance como

por ejrri: juego de cámaras para ensayos triaxiales de variosdiámetros, ensayo de veleta, etc.

En los dos últimos tramos la recolección de muestras sifué posible por lo que presentamos el análisis de estabilidadrespectivo.

A continuación hacemos una descripción y un análisis delos tramos mencionados anteriormente. Para esta sección hemos

realizado un estudio prolijo y metódico de las diversas

maneras que existen para estabilizar taludes, con el fin de

sugerir soluciones factibles y realizables en la zona del

proyecto. Las soluciones que recomendamos se basan

fundamentalmente en no interferir el riego en el sector,

afectar en lo más mínimo posible la flora y fauna de la zona,

no destruir las estructuras existentes del canal como de laplataforma, y principalmente planteamos soluciones acordes ala capacidad económica de los organismos gubernamentales yseccionales que tienen que ver con la protección del proyectode riego 'Campana-Ma1acato'.

9.2 CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES DEL TRAMO No .4

ABSCISA 4+300-5+025 Y TRAMO No..5 ABSCISA 10+500-11+500.

En estos tramos, por las condiciones físico-mecánicasque presentan los suelos, si es factible la obtención de

muestras inalteradas para los ensayos de resistencia alcorte, los cuales nos dan los parámetros de fricción y

182

cohesión que se re quieren para el calculo analític.bde

estabilidad de taludes Para dicho análisis hemotiliado/

el Método Práctico del Ing. Raúl Valle Rodas; el cuálesÚn /

método fácil de automatizar, para lo cual hemos desarrollado

un programa elaborado en QBASIC, denominado ESTAL"Estabilización de Taludes", que nos permite determinar si un

talud es o no estable en pocos minutos (ver anexo No5).Además presentarnos los cálculos de estabilidadcorrespondientes a los sectores muestreados.

'1••-

r —

o-- — -e--

¿ ;r7 —/ E=1G42 ¿•/

7/ CIJÑA DESLIZANTE

• U =1I:I7.521 m2

/ M//

1 /

/A / - L..,

'FI:-bJ

H1..Ei1 rn

TRAMO No 4AESCISA I-f9OESCALA 1:5íX)

T.'fltO 1

c

— Cx)DRDENADAS

CLIÑA_RESS'TENTE - CUTA_DESUZNTE -

NUDOX Y NUFX X YN 0.00 p Gigo_____ Q,íJ4j

M DOC' 22.20 1 ILi2 0.1A —16.50 $87 2 12.)S 2,(1

11 —11,22 174 * .3 17.66 4.4,812 —5.6J 0,44 4 22B2

12.00

6 31.10 1&4

7 .M'I 22.24-

I') 49.2446.29

11.95 35.4-Ed

Tr \

Nr

•1,

W Wd

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing. Raul Valle Rudas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) = 31.61DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3)= 1.68COHESION DEL SUELO (Ton/m2)= 7.7ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO (°)= 26RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m)z 37.13ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUA RESISTENTE (°)= 26.39ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUA DESLIZANTE (°)= 104.29

184

CUFA RESISTENTE

CG Xr = 5.644266 Vr = 8.327989

Area(m2) Brazo(m) MomEnto(Ton.m)192.9789 5.644266 1089.224

Angula Normal(') Normal R(Ton)8.743637 320.4368

Peso (Tan /rn)324.2045

CUFA DESLIZANTE

C.G Xd 18.0624 Yd = 22.11854

Area(in2). Braz(m) Momento(Tan .m)1075.213 18.0624 19420.93

Angula Normal(*) Normal D(Ton)29.10843. 1578.20

Normal Resultante(Ton) Longitud(m)1898.653 84.68597

FACTOR DE SEGURIDADFS= 1.85

Peso(Ton/m)1806.358

EL TALUD ES ESTABLE

TRAMO Nc . 4AClSA 4+890ESLA 1 ElY)

TANTEO 2:

'Y.G

Tr

wr

Nr/Ji

COORDENIADAS

CIJÑA_RESISTENTE CUÑADEJZANrE

NUDO - 'Y NUDO x 'Y

N 0.00 0.00 N. 0,04] 0.00

M 0.00 227 1 5.11,8 0.45

A -15.45 EI.B0 2 11.63. 1.7E

E -20.45 5.B0 3 17,17 33

12 - -15.69 3.30 4 22. 1 q

13 -10.63 1.48 5 26.77 10.67

14 -5,37 0.34 6 30.73 104

:33.9i

36415

36.11)

11 3 FI, 73 42_72 -

37.71 4&5

M 0.04] 227

'o

'IJ

'y

/t?.

f, •{-'S" .".

?'Id=&lc.

—:>-çv- u--- __.

- -

--- --

.0 CUÑA DE3IJZNTEEA =l 179.44 rn2

—4.

H1..Fii rrt

(p.

1A

ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing. Raul Valle Rodas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) 31.61DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3)= 1.68COHESION DEL.SUELO (Ton/m2)= 7.7ÁNGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO (°)= 26RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) 38.81ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUFA RESISTENTE (°)= 31.7ÁNGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUA DESLIZANTE (°)= 104.31

186

CURA RESISTENTE

C.G Xr 6.102872 Yr = 8.518407

Area(m2) Brazo(m) Momento(Ton.m)

211.7973 6.102872 1292.572Ángulo Normal(*) Normal R(Ton)

9.047311 351.3927

Pe.so(Ton/m)355.8195

CUFA DESLIZANTE

C.G Xd 19.00088 Yd = 23.16983

Área(m2) Brazo (m) Momento(Ton.rn)

1180.714 19.00088 22434.61Ángulo Normal(') Normal D(Ton)

29.31345 1729.609

Normal ResulLante(Ton) Longitud(ni)

2081.001 92.12804

FACTOR DE SEGURIDADFS= 1.83

Peso(Ton/m)1983.6

EL TALUD ES ESTABLE

TRAMD No 4¿! JSCISç 4+80ESCALA 1-59D

cOCRDENAOASeUÑA_RESISTENTE CUNA_DEStJZI'1TE

NUDO X Y NUDO X Y

0 0,0000 0.0000 F 1.7 11.31 7.18 12.632 12.60 14.20

4 22.e 1.9.795 26.+El 23.67

2.92 28,157 32.61 .33.12C 34.4 3&45B 19.33 31

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing. Raul Valle Rodas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) = 31.61DENSIDAD DEL SUELO .(Ton/m3)= 1.68COHESION DEL SUELO (Ton/m2)= 7.7ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO (D)= 26RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) = 35.66ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUFA RESISTENTE ()= OANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUFA DESLIZANTE (°)= 7267

188

CUFA RESISTENTE

C.0 Xr0 Yr0

Area(m2) Brazo(m) Momento(Ton.m)o o o

Angula Normal(') Normal R(Ton)o o

Peso(Ton/m)O

CUfA DESLIZANTE

C.0 Xd = 19.34876 Yd = 24.43124

Area(m2) Brazo (m) Momento(Ton.m)288.0966 19.34876 5574.313

Angulo Normal(*) Normal D(Ton)32.86012 406.5609

Normal Resultante(Ton) Longitud(m)406.5609 45.22867

FACTOR DE SEGURIDADFS= 2.08

Peso(Ton/m)484.0023

EL TALUD ES ESTABLE

TRAMO No 4AB( 44-890ESCALA lzSOOTANTEO 4

YR=41.50 m C

--------

COORDENADAS

JÑA FESISTEF.ÍTE CUELA_DESUZ'NTE

NUDO Y NUDO X Y

Pl 0.00 0.00 N 0.00 0.00

W 0.00 !?.95 1 5.95 0.4

A —6.25 OMO 2 11.0 1.70

11 —5.50 0.5 3 17.35 3.8012 —2.75 0.10 4 22.60 6.70

5 27.5 10.30

315 14,55

7 35.10 16 37.90 24.O9 3.95

C 41.0 42í3B 2(L2() 32.4-5M 0.00 Evg5

1

4

/- 1

CUNA RESISTENTEAREÓ, = 42,01 m21 M,

o'JÑA DESUZANTEAREA =84EB4 m2

• Iil = 21.11 ni . C.G

H=1jS1 m

¿1 'TrII

II

/

Nr1

vw

x

\L.Wd

1—'.

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESIIETODO PRACTICO DEL Incj. Raul Valle Rudas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) = 31.61DENSIDAD DEL SUELO (Ton/rn3)= 1.68COHESION DEL SUELO (Ton/m2)= 7.7ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO ()= 26RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m)= 41.5ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUMA RESISTENTE (°)= 11.44ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUMA DESLIZANTE (°)= 90.06

190

CUMA RESISTENTE

C..G Xr = 2.783006 Yr 3.508865

Area(m2) Brazo(m) Momento(Ton.m)42.00625 2.783006 116.9036

Anqulo Normal(*) Normal R(Ton)3.845163 70.41164

Peso(Ton/rn)70.5705

CUMA DESLIZANTE

C.G Xd = 21.16406 Yd = 19.25904

Area(m2) Brazo (m) Momento(Ton.rn)850.0138 21.16406 17989.75

Angulo Normal(*) Normal D(Ton)30.66233 1228.368

Normal Resultante(Ton) Longitud(m)1298.78 73.51763

FACTOR DE SEGURIDADFS= 1.65

Peso ( Ton/m)1428.023

EL TALUD ES ESTABLE

TRAMO No 5ABSCISA 10+-945ESCALA 1:250TANTEO 1

w

CIJA RESISTENTEEA =7.22 m2

Ip=1,'J1

y

C,

o

¡f /CUÑA JZDES"N1E j 4)

/ AREA =l 13.9B ni27 /1 id 6

-

/ lir

cf'U2

r 1

COORDEJJASCUÑA RESISTENTE CUÑA._DESLIZANTE

NUDO X Y NUDO X Y

Pl (LOO 0Á)3 Pl 0,00 (0C'

M 100 4.9 1 2.05 -117

A -3.01 37 2 4.04 G68

11 -2.02 0.17 3 5,92 1.51

12 -1.01 0,04 4 7.3

.13 4.05

10.36 5,.& -

7 11.34 7&

11..P13 E345

9 1 Z29 11.48

10 12,25 13.53

1.Bry

5.37 12.4-

14 0.00 4.8

1H=12.57

Ix

NALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing. Raul Valle Rodas

CRCTERIS.TICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) = 12.57DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3) 1.49COHESION DEL SUELO (Ton/m2) 9.9fNGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO (°) 22RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) 12.32N6ULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUF RESISTENTE (°)= 14.16ÇNGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUFA DESLIZANTE (°) 105.21

CUF RESISTENTE

192

C.G Xr = 1.014363

Prea(m2) Brazo(m)7.22175 1.014363

Pngulo Normal(*)4.722775

Vr = 1.651905

Momento ( Ton . m)7.325478Normal R(Ton)10.72387

Peso(Ton/m)10.76041

CUF DESLIZANTE

C.t3 Xd = 6.30139 Yd = 7.410098

rea(m2) Brazo(m) Momento(Ton.m)113.7697 6.30139 716.9072

Pngulo Normal(*) Normal D(Ton)30.76222 145.6654

Normal Resultante(Ton) Longitud(m)156.3893 25.66748

FACTOR DE SEGURIDADFS= 3.67

Peso(Ton/m)169.5168

EL TALUD ES ESTABLE

o..4

CUNA RESISTENTEAF€A =21,6B m2

)/ \ M

=103.86 ./CUÑA DESLIZMTE

Alo

=174.02 rn2

/iJL+c.c

4rrTI N

ItNr/

ir

Wd

TRAMO Nc. 5ABSCISA 10+945ESC/LA 1250

TANTEO 2

w

e

I.

C00RDENDS

CIJÑPRESSTEN1E CUÑA_DESUZANTE

NUDO X Y NUDO

N 0.00 0.00 N 0.00

0.00 ft93 1 2.47 020

A -3.01 2.41 2 4.88

E -9.18 3.12 3 7.15 tBl

11 -7.54 2.02 4 0.23 315

12 -5-77 1.15 5 11.06 4.63

13 -3J]O (151 6 12.59

14 -17 0.13 7 13.7E 6 14.61 11_1

15.02 1176

1015.03 16.24C 14.64 18.8 5,37 14-.3B

D.00 63

TH=1Z..57

. -

SA

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing. Raul Valle Rodas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) 12.57DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3) 1.49COHESION DEL SUELO (Ton/m2) 9.9ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO (°)= 22RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) 15.08ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CURA RESISTENTE (°)= 37.53ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUfA DESLIZANTE (°)= 103.86

CURA RESISTENTE

194.

C.G Xr = 2.743586

Area(m2) Brazo(m)21.79875 2.743586

Angulo Normal(*)10. 48251

Vr = 2.318021

Momento ( Ton . m)59.80674Normal R(Ton)31.93806

Peso(Ton/m)32.48014

CUFA DESLIZANTE

C.G Xd = 7.508922

Area(m2) Brazo(m)174.0497 7.508922

Angulo Normal(0)29.86374

Yd = 8.932211

Momento ( Ton . m)1306.926Normal D(Ton)224.8976

Peso(Ton/m)259.334

Normal Resultante(Ton)

Longitud(m)256.8357

37.21323

FACTOR DE SEGURIDADFS= 3.70

EL TALUD ES ESTABLE

leo

Id=B.4J

Al .5

M

N(Da)

El

- el G

TRAMO No, 5ABSCISA 10-i445ESCALA 1250

TANTEO 3

Y

c

mm r

COORDENDAS

CUÑA_REStITEN1E CUÑA._DESLAtiTENUDO X Y NUDO X Y

(JX' O( r 1.46

3.7 4.10'.01

8.0 1.00

- 4 9.97 7.4211,5 -9.13

12...9 11.0713.5 1320

14.62 15.46

7.38 12.57

TH=12.57 ni

1-''o'-7'

ANhL 1818 DE ESTABILIDAD DETALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing Raul Valle Radas

CAFCTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) = 12 57DENSIDAD DEL SUELO (Con /m3) 1.49COHES ION DEL SUELO (Ton/m2 ) 9.9ANGIJLO DE FRISE ION INTERNA DEL SUELO ( ) = 22RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) = 14,94ANGLJLO CENTRAL.. SLJBTEND IDO POR LA CUNA RESISTENTE ( ) O

NuULL3 CENTRAL SUB1 F:NDu1 POR LA LUr1-i DESLIZANTE TO 72.43

196

CUNA RESISTENTE

X 5' y r 5'

A rea ( m2 ) Brazo ( m ) Momen to ( 1" on mO o o

Anq!t :io Normal(*)) Norma. 1 R( Tan)ci o

Poso (ion /m)

CUMA DESLIZANTE

CG XiJ ..,4O:3o99

Area( m2) Brazo(m)5770079 8403099

Angulo Normal(')Ç47'995

Vd :::: 9.474627

Nomon ( Ton m)484 8655Normal D(Ton)71 .08577

Foso ( Ton/m)85 97418

Norma]. Resultante(Ton) Long! tud ( m71.08577 J]

FACTOR DE SEGURIDADFS= 4.46

EL TALUD r ( ESTABLE.:r.c .

Y -- -

VÍ-

-,-

O7• E=101.29

CUÑA DUNTEAREA =24.57 rn2

Id=1 0,00

VAR = 25M7 r112/C1JFA RESISTENTE

f Ir

1

y

H=11G m

TRAMO No 5ABSCISA 11+100ESQ.1J' 1:2w

TN1t0 1

OXR0 EMA DAS

CUÑA RESISTENTE CUÑA DESLIZANTE *

1,4IJ133 X Y NUDO X yN 0.00 DJ00 N OoC. 0.'XM 0.00 B.a2 1 1.36 0.114 —5.70 0.5 2 0.61 1.1511 —3.3 038 3 9.68 2.5512 —1.92 O.Dg 4- 12.45 4.46

14.66

16.84 9.54

7 1.31 12.57

19.25 15,&

9 19.92 19.15

ID 1941 22.51

C 1.$4 25.79

E 7.23

M tLCO 'fr N(cO)

1Jí

Nr/

x

P4d

'o

198

(NPIL. :[ 51:3 DE ESTABILIDAD DE: TALUDESME.TODO PRACTICO oia.. Ing. R.Lt i Valle Rodas

C(AC'iEP 1 ST 1 CAS DEL. TALUD

ALTURA DEL TALUD (r) 18.1DENSIDAD DEL SUELO ui 'mJ 1-

COHE.:S 1 ON DEL SUELO ( T on /m2 ) = 9ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO ..- /RADIO DEL. CIRCULO DE DESLIZAMIENTO ~=) 19.63ANSUL.O CENTRAL SUB TENDIDO POR LA CUMA RESISTENTEANGULO CENTRALPAL SUS 1 END IDO POR. LA CUMA DESLIZANTE ( ) =

16E;7108 .297

CUMA RESISTENTE

C.G Xi 1.927003 \(i.:::: 3.141292

A res ( m2) Brazo(m) Momento(Ton m)

25.8742 1.927003 49Angula Normal(*) Normal R(Ton)

5.633583 36.5639

f::ç ( 1 en /m3674136

CUMA DESLIZANTE:

CG 9.991 878 Yf.:t = 11. 90397

Ares ( m2 ) Brazo(m) Momen • r•294.0592 $ 99i578 2938.20:3

ArlrJLiir) Normal( * ) Normal D( ion)9

Normal Resultante(Ton) Lonq .i tud ( m395.9861.42.8808:5

FACTOR ):::E. SEGURIDADt::s C/

t'çi ( íon/m )417.56/1-

EL.. TALUD ES ESTABLE

TRAMO No 5ABSCISA 114100ESCALA 1:2,50

TWTE0 2

C

x

Y- -

¶5 --

-

' E=1 13&Y /

CUÑA DESLIZANTEAREA =307.39 m2

Id=9.59

e_O

/CIAÍA P.$STENTE

FÁ m /

iL

Nr/

Tr N(D'

/

Wr

XZ)RDENADAS

CUÑA RESISTENTE CURA DESLJZ/'NTE

NLJCX) X Y NUDO XP4 0.OiJ 0.00 N c..D0 000M O.OJ 10.26 1 349 A -5.67 2.32 2 6..SB 1.21O —95 2.32 3 9,74 11 —e.i a1.05 4- 12-50 12 —3.13 CL27 14M 7.16

1.71 10.01

18.04 13.15

18.78 16.471891

10 1&4.3 23.25

C 17.35 26A8

B 7.26 20.42

M (LOO 1026

H=1.10 rn

1-'ko'o

ANAL 151 s DE ESTABILIDADIDAD I TALUDESMETODO PRACTICO DEL Inq Raul Valle Rodas

2 0

rARACTER 1 ST 1 CAS DEL TALUD

ALTURA DEL.. TALUD (m):= 18.1.DENS 1 DAD. DEL. suE:Lo ( fon /m3 ) 1.42COHES ION DEL.. SUELO ( Ton / m2) 9.9ANGULO DE FR 1 CCI ON INTERNA DEL SUELO (') = 27RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) 18»95ANGUL.O CENTRAL. SLJBTEND IDO POR LA CUMA RESISTENTE ( ) =ANGIJLO CENTRAL SUSTENDIDO POR LA CUMA DESLIZANTE (*

28.6911:36

CUMA RESISTENTE

CG Xr 2456125

Area(m2) Brazo(m)36.2344 2.456125

Angula Normal(*)7.447103

Yr = 3.618322

Momento ( Ton m)88 99621Normal R(Ton)51 01884

Peso ( Ton/m)51 45285

CUNA DESLIZANTE

CG Xd=

Ares ( m.2 ) Brazo(m):306.8665 9.577031

Angula Normal(')30.35686

Yd 1234089

Plome Fi to ( T on m29:38.87Normal D(Tan)376, 0066

Peso( Ton /m435k 7504

Normal Resultante(Ton)

Longitud (m)427.0254

47 0609,31

FACTOR DE SEGURIDADFS= :3,13

EL TALUD ES ESTABLE

ANAl ISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Inq Paul Valle Radas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL. TALUD (m j19.1DENSIDAD DEL. SUELO ( Tan 1 m3 ) 1.42COHES ION DEL. SUELO ( Tan/m2) 9.9ANGtJLO DE FR 155 cON INTERNA DEL.. SUELO ( * )RADIO DEL CIRCULO E€ DESLIZAMIENTO ~= 18.7ANGUL.O CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUMA RESISTENTE ( ) = OINLULO CENTRAL 3UE E IL' 1 DU POR LA CUMA DESLIZANTE (

CUMA RESISTENTE

Xr =

y =

Área ( m2) Brazo( m) Mame nt a (Tan m)

Peso( Ton/m)()

Anqu.lo Normal( * ) Norma]. R(Ton)o o

CUMA DESLIZANTE

202

CCi Xd - 1102298

Area(m2) Braza(m)904721 1102298

Anqulo Normal(*)

Y d 14.661

Mame nt o ( Tan m9972721Normal D(Ton)103 7777

Peso (Tan /m)128. 4704

Normal Resultante(Tan) Longitud(m).103 7777 25 02003

FACTOR DE SEGURIDADFS= %97

EL TALUD ES ESTABLE

Y

se -71-

/ CUÑA DES1JZÓNTE

A

AREA =132.81 m2

x, pi -

/ 1

1:)

/

RESISTENTE J. //= 114- m2

C

-1

1H=12.10 ni

1-

II

NrII-

x

TRAMO No 5ASCSP 11+265ESCALA 1:250

TANTEO 1

w

COORDENAOP.S

CUÑA RESISTENTE CUÑA DESLIZANTENUDO X Y NUDO X y

N 0.00 H 0.00 0.0014 0.00 .O5 1 2.14 0.17A -3.70 0.51 2 4 0.8711 -2.48 0.23 3 6.21 1.4812 -1.25 orn 4 2,60

3.9911.09 5.611222 7.43

e 13.06 9.4113.58 11.49

16 1:5.77 13.63C 13.62 15,78B 4.31 12.52

0.00 6.05

o

ANAL ISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL mo Rau 1 Valle Rodas

204

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m)= 12.1.DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3) = 1.55COHESIoN DEL SUELO (Ton/m2)= 14ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO ( ) 19RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) = 1378ANGULO CENTRAL SUSTE.ND IDO POR LA CUMA RESISTENTE (* ) =ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUMA DESLIZANTE (* ).

16.5898.39

CUMA RESISTENTE

C,G Xr 1248312

Area(m2) Brazo( m)

11.45635 1.2403 1 2Angula Normal(*)5.197476

Yr 2.141258

Momento ( Ton m.14.30111Normal R(Ton)17.68433

Peso( Ton/m)175734

CUMA DESLIZANTE

CG Xd= 6.719752

Are (m2) Brazo(m)1329352 6719752

Angula Normal(*)29.1859:3

Yd :: 7975

Momento ( Ton m)89:3291éNormal D(Ton)179v 8899

F'eso ( Ton /m):2C6 C49é

Normal Resultante(Tan)

Longitud (m)197 5742

27.65102

FACTOR DE SEGURIDADFS= 52i..

EL TALUD ES ESTABLE

ou'

TRAMO No 5¿B!i&. 11+265E5XLA 1:2

TANTEO 2

Y

1:::çÇr -

cI _----- -

IE=1OO.54

; , / CUÑA DEStJZANTE "1' 1 /1 AREA =14661 rn2 J

//

1Td ç7N(Q,O)

\Nd- -

Wr

CUÑA RESlsrE1r1-EAFEA = 15.28 m2

/JA =4

Nr)

TH=1L1O rn

±

x

ANAL ISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Inc Raul Valle Rodas

CARÁCTER 1 ST ICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) 12.1DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3)= 1.55COHESION DEL SUELO (Ton/m2)= 16,4ÁNGULO DE FR 1 CCI ON INTERNA DEL SUELO (*)= 19RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO 14,08ÁNGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUFA RESISTENTE T) = 24,79ÁNGULO CENTRAL SUBTEND:I:DO POR LA CLJFÁ DESLIZANTE( )= 100.54

CUFA RESISTENTE

206

CC3 Xr 1,552297

Area ( m2 ) Brazo(m)15,2802 1552297

Ángulo Normal

Yr 2..375208

Momen to ( Ton m23.7194Normal R(Tan)23.

Peso ( Ton /m)23,68431

CU1A DESLIZANTE

C..G Xd = 6.86346

Area(m2) Brazo(m)146,1565 6.86346

Angula Normal(*)29.17388

Yd 8..121567

Momeii to ( Tc:n m1003. 139Normal D(Tan)197 8044

Peso ( Ton /m)226. 5426

Normal Resultante(Ton)221.3443

Longitud (m)30. 79889

FACTOR DE SEGURIDADFS=

EL TALUD ES ESTABLE

(

TRAMO No 5,CISA 11+235ECAL.A 12G

lANT ECl 3

COORDENA$

CiJFA REISTENfFE CUÑA DESLILNTE

NIJDO X Y NUDO X y

O'i5 5114:I2.23

2 3 6134 6.133 l9.I]

8,15 7.3

10,43 1O.1B 1133 11.55

12..CL5 13.03

12JFi0 14.

o

-. 2O8

ANALISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDESMETODO PRACTICO DEL Ing. Raul Valle Rodas

CARACTERISTICAS DEL TALUD

ALTURA DEL TALUD (m) = 12.1DENSIDAD DEL SUELO (Ton/m3)= 1.55COHESION DEL SUELO (Ton/m2)= 16.4ANGULO DE FRICCION INTERNA DEL SUELO (°)= 19RADIO DEL CIRCULO DE DESLIZAMIENTO (m) 13.08ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUA RESISTENTE (°)=ANGULO CENTRAL SUBTENDIDO POR LA CUFA DESLIZANTE (°)=

o71.89

CUA RESISTENTE

C.G Xr=0 Yr0

Area(m2) Brazo(m) Momento(Ton.m)o o o

Anaulo Normal(') Normal R(Ton)o o

Peso(Ton/m)o

CUFA DESLIZANTE

C.G Xd = 6.75952 Yd = 9.658306

Area(m2) Brazo(m) Momento(Ton.m)

45.37856 6.75952 306.7372Angulo Normal(*) Normal D(Ton)

31.1167 60.21646

Normal Resultante(Ton) Longitud(m)

60.21646 16.4117

FACTOR DE SEGURIDADFS= 7.98

Feso(Ton/m)70.33676

EL TALUD ES ESTABLE

209

9.3 DESCRIPCION TOPOGRAFICA, GEOLOGICA, GEOTECNICA,

CONDICIONES DE DRENAJE Y SOLUCIONES PARA LOS TRAMOS

CRITICOS -

9.3..1 TRAMO No.1 ABSCISA 0+400-0+800

Topografía .- El tramo en mención comprende una longitud

de 400 m siguiendo la ruta del canal, y se extiende hacia la

parte izquierda un promedio de 100 m, con un área de falla de

aproximadamente 1.7 Has. La parte derecha de la plataforma

del canal al inicio tiene una pendiente poco pronunciada, la

cual producto de deslizamientos anteriores a partir de la

abscisa 0+650 cambia bruscamente a una pendiente promedio de

-60% hasta llegar al río Campana.

Los taludes de construcción del canal en la actualidad

presentan pendientes del orden de 60%-80% en las partes mas

pronunciadas. Las partes altas de los deslizamientos se

utilizan para cultivos de ciclo corto. Un camino de

herradura atravieza por el centro de la zona fallada. Existen

además tablestacados de madera anclados en las zonas más

propensas a derrumbe.

En la parte final de este tramo se localiza el mayor

deslizamiento en toda la zona, producto del cual se ha

alterado notablemente la elevación de la plataforma, que en

este sector presenta una pendiente del 20%, y por la parte

baja se encuentra sometida a la socavación del río Campana. A

lo largo de este tramo los derrumbes han motivado el cambio

de conducción por canal abierto a conducción por tubería de

lámina de acero. En cierta manera la parte media de la falla

se encuentra conformada, ya que en años anteriores fué

sometida a limpieza para habilitar tanto el canal como la

plataforma que fueron cubiertos en su totalidad por miles de

ni de material deslizado.

Geología .- En la parte céntrica de la zona fallada

tenemos el afloramiento de rocas angulares color gris, las

cuales se encuentran formando foliaciones de rocas, que

210

indivualmente presentan una dureza apreciable; y además se

observa que buzan hacia la plataforma del canal. Este tipo de

formaciones rocosas se localizan también hacia la parte

superior de la zona fallada.

En general se observa el predominio de areniscas y

gravas con presencia de finos, las cuales son producto de la

meteorización de las formaciones rocosas antes mencionadas.

Geotecnia .- La estructura de los suelos se presenta

similar en toda la parte alta del sector fallado, ya que

según la clasificación de suelos tenemos predominantemente la

presencia de gravas limo-arcillosas GM-GC. La parte baja de

la zona se caracteriza por la presencia mayoritaria en su

conformación por arenas limo-arcillosas SM-SC.

Entonces en términos generales tenemos un conjunto de

gravas arcillosas que descansan sobre roca fracturada y

meteorizada en la parte alta y central de la falla. En la

parte baja cerca del canal tenemos la presencia de un,

conjunto de gravas angulares areno-arcillosas, que en

presencia del agua y su mínima cohesión, derivan en derrumbes

sobre la zona del canal. El tipo de falla que se da en el

lugar es del tipo circular giratoria.

Condiciones de Drenaje.- La particularidad más

desafavorable del sector es indiscutiblemente sus

Pronunciadas pendientes hacia la parte izquierda del canal,

es decir, en donde se producen los deslizamientos. Este

factor tiene alta incidencia, ya que cuando ocurren las

precipitaciones particularmente en la temporada invernal, y

por las características de los suelos, ocurre la siguiente

situación.

En la parte alta y central por estar compuesta de suelos

que facilitan la infiltración; las aguas recibidas se

convierten en un flujo interno de agua que en determinado

momento hace colapsar las masas de suelo en el sector. Así

mismo el agua producto de la escorrentía desagua en su

211

mayoría por el cuerpo de los taludes, ya que por sus

escarpadas pendientes se prestan para el fluir de las aguas.

En el sector se ubica en la parte izquierda una quebrada

seca que capta una pequeña cantidad de agua en la época

invernal, ya que como manifestamos anteriormente la mayoría

de las aguas producto de la precipitación o bien se infiltran

o se escurren por el cuerpo de los taludes. En la parte

derecha existe una depresión natural que capta en parte las

aguas que provienen de las partes altas del sector. En ambas

desembocaduras, tanto de la quebrada como de la depresión

existen badenes de paso de las aguas hacia el río Campana.

Soluciones Analizando las causas de los

deslizamientos en este tramo proponemos las siguientes

soluciones:

- Reubicar a los moradores de la parte alta de los taludes

hacia otro sector, mediante compra de sus propiedades y su

respectiva indemnización.

- Declarar como zonas forestales la parte alta de los

taludes.

- Reforestar la zona antes mencionada con arbustos nativos

del lugar.

- En la abscisa 0+530 a partir de la cota 1841 construir una

cuneta de coronación revestida con hormigón simple, que

pasa en la parte izquierda por la abscisa 0+420 (cota

1833), y en la parte derecha por la abscisa 0+670 (cota

1815); cuya función es recolectar y evacuar las aguas

hacia la quebrada seca en la parte izquierda, además

recolectar y evacuar las aguas hacia la depresión

existente en la parte derecha; las cuales desaguarán los

caudales a través de dos badenes existentes en las

abscisas 0+400 y 0+752.30 respectivamente.

- Considerando la extensión del sector propenso al colapso,

recomendamos construir en la abscisa 0+530 a partir de la

cota 1769 una cuneta de coronación revestida con hormigón

simple, que pasa por la parte izquierda en la abscisa

0+420 (cota 1762.50) que captará y evacuará los caudales

212

recolectados de la parte central de la falla, hacia la

quebrada seca ubicada en la parte izquierda del sector en

la cota 1760.

- Para solucionar el problema de socavación en el final de

este tramo, sugerirnos la construcción de un muro, de

gaviones en la abscisa 0+600.

- En todos los casos se insistirá en la conformación y

mantenimiento de los taludes y drenajes.

Para los detalles constructivos de las obras mencionadas

anteriormente ver plano topográfico tramo No. 1 y anexo No.

2.1, 2.2, 2.3, 2.12, 2.13, 3 y 4.

9.3.2 TRAMO No 2. ABSCISA 1+300-1+560

Topografía . - La zona en cuestión presenta pendientes

del orden del 70-80% en sus partes más pronunciadas, la

altura promedio de los taludes del sector es de 20 ni. El área

que comprende la falla es aproximadamente de 1 Has; se

localiza longitudinalmente en una extensión de 100 ni

siguiendo el eje del canal, y hacia la parte izquierda se

extiende hasta aproximadamente 60 ni. Un camino de herradura

circunda la falla desde su base hasta la parte superior. Se

observa la presencia de contracunetas no revestidas, que se

encuentran muy cercanas al borde de falla, las mismas que

están destruidas y en su mayor parte tapadas completamente

por, falta de mantenimiento adecuado.

La parte superior de los taludes, más arriba de la falla

presenta una pendiente menos pronunciada, la cual se

encuentra cubierta por una. pequeiía cantidad de arbustos. Se

observa la presencia de grietas pequeñas, que se constituyen

en claras manifestaciones de que el deslizamiento puede

ocurrir nuevamente con la llegada de las lluvias.

Geología .- La formación geológica que presenta el

sector está conformada principalmente por areniscas y

arcillas intercaladas, las cuales tienen agregados de roca

dura. Hacia los límites de la falla existe la presencia de un

213

manto rocoso que por su consistencia se infiere que es de

origen volcánico.

Geotecnia .- El conjunto de suelos del sector, se

encuentra conformado preponderantemente por arenas gravosas

con presencia significativa de limos SM. Como la

característica principal de estos materiales es la poca •o

ninguna cohesión, lo que conduce en determinado momento a la

falla de los taludes. Dada la gran pendiente de este tramo el

tipo de falla se asocia a una del tipo traslacional.

Condiciones de Drenaje -- La zona fallada limita por su

lado derecho con una quebradilla, que en éste caso capta y

elimina en parte las aguas a las que se ve sometido este

tramo, llevando este caudal hacia un badén situado en la

abscisa 1+440. La parte izquierda. escurre las aguas hacia una

depresión que cumple las funciones de evacuador de aguas, sin

presentar mayores problemas respecto a la estabilidad del

talud por el cual se elimina, ya que el suelo por el que

drena está conformado por un manto rocoso.

El problema se da en la parte central, ya que en este

caso el drenaje de aguas se da por el cuerpo del talud; y

como los suelos por los que se encuentra conformado son

propensos a absorber agua con suma facilidad, se produce una

rápida infiltración con marcados efectos erosivos, que se

manifiestan por la formación de grietas y canales como

producto del paso del caudal de aguas a una velocidad más o

menos alta. La contracuneta existente no ha sido de mayo'

ayuda para el drenaje de la zona con problemas.

Soluciones .- Considerando las causas que producen la

inestabilidad sugerimos las siguientes soluciones:

- Reubicar el camino de herradura, ubicándolo despues de la

quebrada seca sobre la línea de cumbre de la elevación

contigua.

- Reforestar la parte superior de este tramo con arbustos

característicos del sector.

214

- En la abscisa 1+420, a partir de la cota 1780 construir

una zanja de coronación revestida de hormigón simple, que

desembocará en el costado derecho en la quebrada seca, la

misma que elimina estos caudales a través de un badén

existente, y al lado izquierdo evacuará sobre el talud de

manto rocoso.

Para detalles referentes al diseño de las obras civiles

mencionadas ver plano topográfico No.2 y Anexo No. 2.4 y 3.

9.3.3 TRAMO No 3. ABSCISA 2+980-3+600

To pografía La zona se encuentra localizada antes de

la llegada al túnel No.1, presenta una topografía muy

irregular, la altura de los taludes es en promedio 20 m, con

pendientes que fluctúan entre 60-80% en las partes más

pronunciadas. Los deslizamientos se presentan a lo largo del

canal hacia los taludes, y se suscitan con mayor frecuencia

en las abscisas 3+140 y 3+480.

En este tramo existen arbustos y árboles de tamaño

mediano, entre los cuales sobresale la presencia del Faique.

Existen contracunetas no revestidas demasiado cercanas a la

corona de los taludes, las mismas que se encuentran en un

estado deplorable por la falta de mantenimiento. El terreno

natural a partir del borde de los taludes presenta pendientes

uniformes, pero demasiado elevadas. La parte baja de la

plataforma se encuentra bien conformada al inicio del tramo,

pero al final en la abscisa 3+480, presenta desprendimientos

considerables que atentan contra la estabilidad de las

estructuras del canal y plataforma.

aeoJoía .- La formación rocosa en general se encuentra

formada por un paquete de arcilla y arenisca de poca

consistencia, cubierto con una mínima capa de suelo vegetal;

no existe la presencia de rocas de origen volcánico. Los

diferentes mantos estratigráficos presentan un color que va

desde el café claro hasta un café oscuro. Esta descripción

se obtiene de las calicatas realizadas y de la observación

215

del talud construido para el canal.

Geotecnia .- El conjunto de suelos del sector se

encuentra conformado por materiales gravosos limo-arcillosos

SM-SC, que en períodos de estiaje no presentan una cohesión

considerable. La zona en cuestión presenta características de

suelos similares en todo el tramo. Este tipo de suelos en

presencia de agua y su poca cohesión, son susceptibles

facilmente de que se produzcan los deslizamientos. Las fallas

que se observan son del tipo rotacional.

Condiciones de Drenaje .- Las escarpadas pendientes

presentes en la zona, en época lluviosa producen en el cuerpo

de los taludes efectos erosivos considerables. Existe al

inicio del tramo dos peque?ias quebradas secas que en tiempo

de invierno recogen y eliminan en gran parte las aguas

provenientes de las partes altas.

En la parte final así mismo hay la presencia de una

quebrada seca que evacua las aguas que llegan al sector. Las

quebradas antes mencionadas desembocan en dos badenes

ubicados en las abscisas 3+056 y 3+510 respectivamente. Sin

embargo el drenaje existente es insuficiente para mantener en

buen estado los taludes del proyecto, ya que gran cantidad de

agua se infiltra y escurre por el cuerpo de los mismos. No se

observa la presencia de aguas subterráneas, ni afloramiento

de aguas en el cuerpo de los taludes.

soluciones .- A continuación presentamos las siguientes

alternativas de solución:

- Reforestar la parte superior de este tramo con arbustos

originarios del sector.

- En la abscisa 3+140, a partir de la cota 1749.50,

construir una zanja de coronación revestida con hormigón

simple, la cual desembocará en la cota 1725 de la quebrada

seca aledaia.

- En la abscisa 3+140 , a partir de las cotas 1754 y 1759

construir barreras simples de postes de madera y tablones

A

cuyas pendientes serán las constr ivaf \favorables; las cuales contribuirán núle

la erosión de la zona. Estas barreras

respectivo mantenimiento con el fin su

deterioro, hasta que surta efecto la reforestación del

sector.

- En la abscisa 3+480 construir un muro de gaviones para

detener los desprendimientos de la plataforma.

- En la abscisa 3+480, a partir de la cota 1741.50 construir

una contracuneta revestida de hormigón simple, la cual

desembocará en la parte izquierda en la cota 1726, y en la

parte derecha en la cota 1723, de la quebrada y depresión

existentes.

- En la abscisa 3+480, a partir de las cotas 1745 y 1755,

construir barreras simples de postes de madera y tablones

(las cuales deberán tener su respectivo mantenimiento);

las mismas que protegerán a los taludes de la erosión que

producen las aguas lluvias, disminuyendo considerablemente

la velocidad de desplazamiento de las mismas. Esto como

medida temporal hasta que surta efecto la reforestación

del sector.

Para el disefio de las obras que sugerimos en este tramo.

Referirse a plano topográfico No.3 y Anexo No. 2.6, 2.7, 2.12

2.14 , 3 y 4.

9..3.4 TRAMO No 4.. ABSCISA 4+300-5+025

To pografía .- Este tramo se encuentra a continuación de

la quebrada de Nangora. El canal se localiza bajo una

cordillera de gran altura, que presenta un relieve de forma

muy irregular, con pendientes del orden del 60-70% en las

partes más escarpadas. A lo largo de este tramo se presentan

continuos y periódicos deslizamientos; pero los más notables

se localizan en las abscisas 4+430 y 4+890. La altura

promedio de los taludes del sector es entre 15-20 m; la parte

alta se encuentra cubierta de arbustos y árboles de tamafio

medio. La parte baja se presenta estable en la mayor parte

del tramo; en la abscisa 4+890 existen desprendimientos

217

considerables que atentan contra la integridad de la

plataforma como del canal.

Geología .- En este tramo el conjunto geológico esta

conformado por un manto arcilloso con presencia significativa

de fragmentos de roca de regular tama?ío que probablemente son

de origen volcánico por su cercanía a la quebrada de Nangora.

En época invernal el agua satura la arcilla y se producen los

deslizamientos de los fragmentos de roca, los cuales

arrastran consigo gran cantidad del material que conforma los

taludes.

Geotecnia .- La zona en general tiene un conjunto de

suelos que facilitan el drenaje de las aguas, ya que en el

sector no se observa presencia de anegamientos, ni

afloramientos de agua. El conjunto de suelos que conforma el

tramo es el tipo gravoso areno-arcilloso; encontrándose en la

abscisa 4+430 suelos del tipo GP-GC; y en la abscisa 4+890

suelos SM-SC que presentan un contenido de humedad

apreciable. Este tipo de suelos en presencia de agua

facilitan el drenaje de las aguas por el cuerpo de los

taludes, pero se produce la falla por la excesiva cantidad de

agua que fluye por el cuerpo de los mismos en las

precipitaciones invernales.

Condiciones de Drenaje .- Al inicio del tramo

encontrarnos una quebrada que recolecta una parte de las aguas

del sector. La cordillera por donde se infiltra y se escurre

el agua tiene una extensión y altura considerables, por lo

que en época de invierno el agua baja a altas velocidades

provocando altos efectos erosivos en el cuerpo de los

taludes, lo cual es la principal causa del colapso de los

mismos.

En la plataforma se encuentran ubicadós badenes y

alcantarillas que captan las aguas que fluyen por las

depresiones naturales y por el cuerpo de los taludes. En

términos generales la mayor parte de la infiltración y

escorrentía se elimina por el cuerpo de los taludes. El tipo

218

de falla que se observa es del tipo rotacional.

Soluciones .- A continuación recomendarnos las siguientes

obras que precautelarán la integridad de los taludes:

- Reforestar las partes altas de las fallas existentes con

arbustos nativos del lugar.

- En la abscisa 4+430, a partir de la cota 1780, construir

una contracuneta revestida de hormigón simple, la cual

desembocará en la cota 1722 de la quebrada seca aledaña al

sector.

- En la abscisa 4+430 a partir de las cotas 1785 y 1790,

construir barreras simples de postes de madera y tablones

(las que deberán tener su respectivo mantenimiento); con

una pendiente constructivamente favorable, las cuales

disminuirán la velocidad de la escorrentía. Esta medida

funcionará efectivamente hasta que se manifiesten los

efectos de la reforestación.

- En la abscisa 4+890 construir una zafia de coronación

revestida de hormigón simple a partir de la cota 1781, la

cual desaguará hacia la parte derecha en la cota 1730 de

la depresión natural existente.

- En la abscisa 4+890, a partir de la cota 1775, con una

pendiente constructivamente favorable, construir barreras

simples de postes de madera y tablones (y realizar el

mantenimiento debido). Esta medida funcionará

temporalmente hasta que se de la estabilización por la

vegetación reforestada.

- Construir un muro de gaviones para solucionar los

desprendimientos de la plataforma en la abscisa 4+890.

Para detalles del diseño de las obras recomendadas,

referirse al plano topográfico No..4 y Anexo No. 2.7, 2.8,

2.12, 2.14, 3 y 4.

- 9..3..5 TRAMO No 5. ABSCISA 10+500-11+500

Toorafía .- La zona en estudio se ubica en el sector

denominado Belén Alto, a una distancia de aproximadamente 6

219

Km de la Parroquia Malacatos. Las pendientes en el sector se

presentan en el orden de 30-40% en la mayoría de los casos.

La altura de los taludes fluctúa entre 10-15 m. La parte

superior de los taludes presenta inclinaciones mucho mas

bajas que son del orden del 10-20%.

En general el relieve del sector no se presenta

desfavorable, y esto se confirma, ya que al hacer el análisis

de estabilidad obtuvimos factores de seguridad que podemos

considerar elevados. La parte crítica en este sector es la

parte baja aledaña a la plataforma, ya que se observa un

marcado y continuo asentamiento a lo largo de casi todo el

tramo, lo que ha llevado al cambio de conducción por canal

abierto a conducción por tubería de asbesto-cemento. Entonces

tenemos que el asentamiento se da longitudinalmente siguiendo

el eje del canal en aproximadamente 250 m y se extiende hacia

abajo en una distancia promedio de 60 m; el área afectada es

aproximadamente de LS Has.

Geología .- Las formaciones rocosas que presentan los

taludes se encuentran en forma de folios, con un color que vadesde el blanco hasta un café claro, se resquebrajan con suma

facilidad al contacto manual o de cualquier agente del

interperismo (viento, agua, etc), características propias de

las rocas calizas. La masa que conforma la plataforma del

canal es un conjunto arcilloso de gran plasticidad; sobre el

cual descansan las formaciones de calizas mencionadas

anteriormente.

Geotecnia .- Los taludes a lo largo de este tramo se

encuentran compuestos por formaciones de calizas

estratificadas envueltas en mantos arcillosos CL-CH, que por

su baja potencia no presentan problemas en lo que respecta al

deslizamiento sino más bien son propensos a asimilar

negativamente los efectos erosivos del viento y de las aguas

producto de la escorrentía y de la infiltración. La parte

baja está compuesta por suelos arcillosos de alta

plasticidad, es decir, suelos que por sus características

físico-mecánicas se saturan rápidamente en contacto con el

220

agua, más si existe una corriente de agua constante, se puede

colegir que el colapso seré. total. La falla en este sector se

asocia con el tipo rotacional giratoria.

ndiciones de Drenaje .- La parte alta de los taludes

no presenta en sí problemas para la eliminación de las aguas

lluvias, ya que por su relieve se da un rápido desague hacia

las depresiones naturales existentes. En la parte final de

este tramo, las aguas se orientan hacia una quebrada seca, la

que a su vez las elimina mediante una alcantarille, ubicada en

la abscisa 11+400.

En la abscisa 10+946 empieza el asentamiento como

resultado de la saturación de los suelos de la parte baja de

la plataforma por una corriente que se origina en la abscisa

10+735, donde existe un regulador de caudales. Se determinó

así mismo que existen considerables filtraciones en el cambio

de conducción por canal a conducción por tubería, ya que por

el contínuo asentamiento los acoples son sometidos a

esfuerzos mucho más grandes que para los que fueron

diseñados. Estas filtraciones son tan grandes que en la parte

baja de la plataforma, a partir de la abscisa 11+100 se

manifiestan en forma de corriente, lo que ha originado el

asentamiento de todo este sector, marginándolo para

utilizarlo en cultivos agrícolas.

.- En este sector los taludes se presentan

estables, el problema ocurre con el asentamiento que se

produce en la plataforma. Para este sugerimos optar por las

siguientes recomendaciones.

- Encauzamiento correcto de las aguas que fluyen desde el

regulador de caudales ubicado en la abscisa 10+735,

mediante muro de gaviones.

- Remoción con maquinaria pesada de todo el materialinestable.

- eiieno y compactación de la parte afectada por el

asentamiento con material adecuado, que puede seragregados de la zona de Nangora, que es la cantera más

221

cercana al lugar.

- Construcción de muro de gaviones corno protección para los

rellenos construidos.

Para detalles constructivos de estas obras ver plano

topográfico tramo No 5. Anexo No. 2.9, 2.10, 2.14, 2.15 y 4.

9..4 DISEÑO DE OBRAS

9.4.1 PLAN DE REFORESTACION 1

9.4.1.1 OBJETIVO.- Proteger las partes altas de los tramos

propensos a colapso, mediante un plan de

reforestación con una combinación de

especies nativas de la zona.

9.4.1.2 INTRODUCCION

La erosión del suelo se produce principalmente cuando la

tierra está expuesta a la acción del viento y de la lluvia.

Los dos, el viento y el agua, a través de mecanismos

diferentes llevan las partículas más finas del suelo, las

cuales son de rnayór valor para la nutrición de las plantas.

Sin la protección de una capa de vegetación y de la acción

fijadora de las raíces, cada gota de agua golpea como una

bola al suelo desnudo. Las partículas del suelo se

desprenden, y el agua las arrastra pendiente abajo hasta el

valle o incluso hasta el mar, transportadas por ríos y

arroyos. El establecimiento de una cobertura vegetal, bien

sea de árboles, arbustos o hierbas, ayuda a proteger el suelo

de la siguiente manera:

- Las ramas rompen el impacto de las gotas de agua en su

caída hacia el suelo.

- La capa de mantillo, también protege contra la caída de

las gotas de agua y reduce la escorrentía superficial.

- Los canales de las raíces facilitan la infiltración de

1 PROYECTO FAO/HOLANDA/IFOR, Oui. para el Estb1ec1m1ento Forestalesen la Biei'ra, 1984, Capitulo II, Página 11. Lima - Perú.

222

agua en el suelo.

- Las raíces ayudan a fijar el suelo contra movimientos

masivos.

- Las plantas agregan materia orgánica al suelo y así mejora

su estructura y capacidad de absorción de agua.

- El proceso de transpiración reduce el agua del suelo,

aumentando así la capacidad de almacenamiento de agua. Esto

amplía el período de infiltración, reduciendo de esta forma

la escorrentía superficial durante pequeñas tempestades.

9.4..1..3 SELECCION DE LA ESPECIE

Al iniciar un programa de reforestación en determinado

sector, hay que tomar la decisión fundamental ¿Que especie

plantar?. Por su trascendencia, esta decisión no debe hacerse

nunca en forma empírica y precipitada.

En la zona del proyecto de riego Campana-Malacatos",

existen condiciones ecológicas similares a lo largo de toda

la conducción, por lo tanto luego de elegir el sitio a

plantar hay que buscar una o más especies adecuadas a las

condiciones encontradas. Cuando se planta especies no aptas

para las condiciones del lugar a reforestar, se obtienen

resultados poco favorables. Por consiguiente, es muy

importante relacionar el sitio y el objetivo de la plantación

con las especies adecuadas. A continuación detallamos una

lista de características especiales que se deben procurar en

las especies arbóreas para proteger suelos:

- Buena supervivencia y rápido crecimiento en sitios

empobrecidos.

- Capacidad de producción de una gran cantidad de mantillo.

Esta característica es muy importante en el control de la

erosión superficial y para el aumento de la materia

orgánica en las capas superficiales del suelo. Por

consiguiente, debe presentarse especial atención a las

especies que producen abundante hojarasca.

- Un sistema radicular robusto que se extienda mucho con

numerosas raíces fibrosas. En áreas donde derrumbes son

223

frecuentes, las especies que poseen raíces profundas son

recomendables.

- Capacidad para fomentar una capa densa y retener las hojas

a lo largo de todo el af'io, o por lo menos, durante la

estación de lluvias.

En nuestro caso el objetivo de la plantación es

protección, por lo cual únicamente se debe plantar el área

que se quiere proteger. Los tramos en que se presentan los

deslizamientos son terrenos que poseen poca cobertura

arbustiva, y por lo tanto no se justifica eliminarla para

plantar árboles, ya que ésta también protege bien a las

laderas y taludes de la erosión. En plantaciones con fines de

protección es más factible la posibilidad de mezclar especies

y formar plantaciones mixtas en vez de masas puras de una

sola especie.

Con estos antecedentes recomendamos reforestar un área

que se indica en los planos respectivos, con las siguientes

especies nativas del lugar:

FAMILIA NOMBRE CIENTIFICO NOMBRE VULGAR

Proteaceae Embothrium grandifolium Cucharillo

Composítae Baccharis spp Chucas

Fabaceae Swartzia aff.Mtthewsii Benth Porotillo

Ericaceae Befaria spp Joyapa

9.4.1.4 PLANTACION

Para el tipo de vegetación que sugerimos plantar, no es

necesario limpiar el terreno, sino que la reproducción de

arbustos se realizará mediante sembrío de estacas

provenientes de los arbustos cercanos al sector.

Para la reproducción de arbustos en la zona del proyecto

de riego "Campana-Malacatos" donde se adaptan muy bien las

especies nativas, se recomienda un espaciamiento inicial de

por lo menos 2x2 m (2500 arbolitos/Ha), para después según su

224

desarrollo aumentarlos o disminuirlos.

El sistema de marcación se elige en base a la topografía

del terreno, las características del suelo (humedad y gradode erosión principalmente) y la finalidad de la plantación.

Por lo general la forifla d distribución en sí de los arbustos

no tiene ninguna influencia en su crecimiento. Lo importante

es el número de arbolitos por Ha, es decir, la densidad deplantación. En nuestro caso en donde la erosión del suelo es

un factor crítico, la plantación se realizará mediante la

construcción de terrazas 'pequeñas, que son el 25% más

eficientes que la apertura de zanjas de infiltración, por que

es más rápido y menos laborioso. En ambos casos el grado deuniformidad de la infiltración del agua de lluvia es casi la

misma. Se trazan ]as terrazas pequeñas si guiendo las curvasde nivel; las plantas se siembran encima de las terrazas y se

efectuará en un hoyo de las siguientes características: 30 cmde ancho y 30 cm de profundidad, como se puede apreciar en laFig. IX-1

J

Fig. IX-1 Plantación mediante terrazas pequeñasTomado : . Gula para i1 Etsb1cjmj.to Forta1a en la Sierra. proyecto

FAO/Ho1da/IFOp

225

Para impedir la evaporación de la humedad del suelo y

reducir la erosión, se debe cubrir las terrazas peque?ias con,

los restos vegetales dejados después de la construcción de

los mismos. Dicha cobertura aumenta la infiltración de agua,

reduce la evaporación y proporciona un ambiente favorable

para las lombrices de tierra, cuya acción mejora el suelo y a

su vez incrementa la productividad.

Este método de reforestación contribuye a mejorar

bastante la supervivencia y el crecimiento de las especies

plantadas. La época de sembrío será en los meses de invierno,

ya que la alta humedad ambiental reducirá el "shock" de esta

operación.

Llegamos así a la etapa de colocar el arbusto en el

hoyo. Hay que hacerlo con cuidado: en el centro y

verticalmente, es. importante no enterrar demasiado los

plantones. No debe permitirse más de 2 o 3 cm de tierra

arriba del cuello de la raíz. Es normal cubrir inicialmente

el cuello de la raíz algunos cm, de modo que después del

apisonamiento el mismo quede a nivel de la superficie del

terreno o mejor ligeramente enterrado. Si el cuello de la

raíz queda expuesto puede ponerse en peligro la

supervivencia. Si queda muy profundo se favorece su

pudrición. La tierra alrededor del arbolito plantado debe

apisonarse a fin de evitar que queden espacios de aire y para

que la tierra este en contacto con todas las raíces. El

apisonamiento se comienza de los bordes del hoyo hacia el

centro. Si es necesario se echa más tierra alrededor del

tallo del plantón para eliminar el pozo que forma por el

apisonamiento.

d

226

Fig. IX-67 Etapas al momento de plantar.Tomado: Guía para el Establecimiento porestalgo en la SlerraProyeoto

FAO/Ho landa/I FOR -

a. Apertura del hoyuelo para colocar el plantón.b. Colocación de la planta sin bolsa.o. Rellenar los espacios vacíos alrededor del plantón.d. Apisonar de afuera hacia dentro para eliminar bolsas de

aire.e. Plantón bien plantado: vertical, en el centro del hoyo y

a profundidad adecuada.f. En zonas áridas con suelos livianos conviene dejar una

depresión de aproximadamente 5 cm.

9.4.1..5 PROTECCION DE LA REFORESTACION

Todas las plantaciones, especialmente las recién

establecidas, están expuestas a daños causados por varios

factorés. Por consiguiente es necesario protegerlas para que

227

alcancen un tamaño útil, con el fin de que cumplan con el

objetivo de protección de taludes propuesto. Quizás la mejor

garantía para una plantación, es el convencimiento de los

habitantes del sector de la importancia y necesidad de

proteger las plantaciones, por ello en la promoción de la

reforestación, la protección es un aspecto clave.

A continuación se mencionan las principales causas de

daños en las plantaciones:

- Falta de educación forestal.

- Condiciones climáticas.

- Plagas y enfermedades.

- Animales (Pastoreo).

- Incendios

Estos son los principales factores que deben tomarse en

cuenta para el logro de los propósitos que se pretenden con

la reforestación de los taludes del proyecto de riego

"Campana-Malacatos.

9.4.2 DISEÑO DE CONTRACUNETAS

Los estudios que deberán realizarse para el diseño de

contracunetas, son los mismos que se realizan para cunetas de

plano u obras de drenaje pequeñas.

- Determinación del máximo caudal probable.

- Determinación de la sección de contracuneta satisfactoria.

9-4.2.1 MAXIMO CAUDAL PROBABLE 2

El máximo caudal probable, puede ser definido como la

máxima cantidad de agua que se espera que llegue a un lugar

Preciso producida por la precipitación pluvial de diseño; la

misma que es una intensidad seleccionada de lluvia expresada

en mm/h, que tiende a suceder cada cierto período de años.

2 gVIATOSLAV KROCHIN. Dito Hidraülicc,, 1868. Capitulo 7, Quito-Ecuador.

228

Esta fórmula sirve para cuencas menores de 50 kffi por loque se ajusta al área de incidencia de nuestro proyecto. La

ecuación racional, se expresa de la siguiente forma:

' 360

en donde:

Q = máximo caudal probable (m /s)

C = coeficiente de escurrimiento que expresa la relación

existente entre la cantidad de agua que corre sobre el

terreno y la que cae sobre el; o sea el porcentaje de

impermeabilidad del área.

1 = intensidad máxima de la precipitación pluvial durante el

tiempo de concentración (mm/h)

A = área de superficie a drenar (has)

Tiempo de Concentración

Se entiende por tiempo de concentración al tiempo que

necesita una partícula de agua para llegar desde el punto más

alejado del área de drenaje hasta la entrada del elemento de

drenaje. Este tiempo se lo calcula mediante la siguiente

fórmula:

Tc = L/Vedonde:

Tc = tiempo de concentración

L = longitud del área drenada

Ve = velocidad de escurrimiento

Coeficiente de Escurrimiento

La precipitación total o máxima puede convertirse en

escurrimiento pluvial estimado en descarga proyectada

mediante el método racional.

El coeficiente de escorrentía C es un factor que

representa la proporción de la cantidad total de agua caída

BVIATOBLAV KROCHIN, Di8fo H1dru1jco, 1568, Capitulo 7, Quita-Ecuador.

229

sobre el área que queda como escurrimiento. Para la selección

del coeficiente de escorrentía diversos autores, así como

instituciones públicas o privadas utilizan diferentes tablas

que contienen el mencionado coeficiente para diversas

superficies.

Para nuestro proyecto nos serviremos de la ecuación

mencionada por W.C. HOAD y NG. Mc GEE. que determina el

coeficiente de escorrentía en función del tiempo de duración

del aguacero.

Para superficies impermeables : C = _____8+t

Intensidad

La intensidad de la precipitación se la determina

mediante ecuaciones pluviométricas que se encuentran en

función del tiempo de concentración.

Para nuestro proyecto utilizaremos las ecuaciones

propuestas por el Ing. Luis Rodríguez Fiallos del INAMHI, la

cual se ha desarrollado en base a 44 estaciones

meteorológicas distribuidas a nivel nacional y que recomienda

para el sector en estudio la siguiente ecuación:

5 < 25 mm

1 = 85.27 t-°3989 1 T

donde:

1 = intensidad de precipitación (mm/h)

t = tiempo de duración de la lluvia (mm)

= intensidad diaria para un período de retorno (mm/día)

La utilización de éste método se recomienda para el

dise?jo de drenaje de alcantarillas y obras de arte menor, en

FIALLOS RODRIGUEZ LUIS, Instituto Nacional de Mtoro1ogía GHidrología, 1992, Bodas de Plata C.I.C.P, Página 72, Quito-Ecuador-

el dise?ío de carreteras.

230

Area de drenaje

La extensión del área de

medio de lo siguiente:drenaje puede determinarse por

- Fotografías aéreas.

Levantamiento de planos topográficos.

Observaciones en el terreno.

- Hojas topográficas del Instituto Geográfico Militar.

De todos estos datos se utiliza la mejor información

disponible y práctica. Para nuestro proyecto nos serviremos

de los levantamientos topográficos respectivos y

Principalmente de observaciones en el terreno.

9.4.2.2 GASTO HIDRAULICO

La capacidad de los elementos de drenaje se mide en

términos de gasto hidráulico y puede ser determinado por la

ecuación de continuidad.

El dise?ío de una obra de drenaje y específicamente en

nuestro caso de una contracuneta deberá ser igual o mayor que

el máximo caudal probable para este sitio.

=AV

donde:

= gasto hidráulico (nf /s)

A = área efectiva de la obra de drenaje (m2)

V = velocidad promedio del agua (m/s)

Ecuación de Manning: y. R213S'12

5 BVIATOBLAV KROCHIN, Dilo Hid'áu11o, 19C3, Ca5tu10 7, pgiii.139, Quito-Ecuador-

231

R = radio hidráulico (m) R = Area sección mojada = A

Perímetro mojado Pm

S = pendiente hidráulica (m/m)

rl = coeficiente de rugosidad

Los coeficientes de rugosidad aceptables son tomados del

NDGC-MOP y se detallan en el Cuadro IX-1.

CUADRO IX-1

COÉFICIENTE DE RUGOSIDAD FORMULA DE MANNING

TIPO DE RECUBRIMIENTO COEFICIENTE

tierra lisa 0.020

césped más de 15 cm profundidad de agua 0.040

césped menos de 15 cm profundidad de agua 0.060

revestimiento rugoso de piedra 0.040

cunetas revestidas de hormigón 0.016

CAPITULO X

232

10. PRESUPUESTO.

10.1 GENERALIDADES.

El presupuesto de una obra es el conjunto ordenado de

los costos estimados de las partes integrantes de un

proyecto calculado previa su ejecución. Para esto se deberá

tomar en cuenta los precios referenciales correspondientes,

lo cuál nos llevará a estimar un costo global para su

posterior ejecución, la misma que toma como base planos

elabora- dos y especificaciones técnicas existentes, como son

salarios reales vigentes, rendimientos, etc.

10.2 PRECIO UNITARIO

Al realizar el análisis de precios unitarios se está

estimando los costos y precios de todos los rubros que

conforman la obra. El precio unitario es el que define el

presupuesto de la obra; y resulta de dividir el monto total

de gastos directos e indirectos de un rubro determinado de

construcción, para el rendimiento o volumen de trabajo en un

tiempo determinado.

10.3 FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL CALCULO DEL ANALISIS DE

PRECIOS UNITARIOS

En este análisis intervienen dos costos de construcción,

que son:

COSTOS DIRECTOS.

Son fijos para la realización de un rubro y es la suma

de los valores utilizados en:

- Costo de materiales de construcción

- Costo de la mano de obra

- Costo del equipo y maquinaria.

- Costo de transporte.

APUNTES ASIGNATURA PRESUPUESTOS, U.T.PL, 1893, Loja - Ecuador

233

COSTOS INDIRECTOS.

Están constituidos básicamente por los siguientes

costos:

- Costos indirectos de operación

- Costos indirectos de la obra

- Costos financieros

- Utilidad

- Imprevistos

- Fiscalización

- Pruebas y reparaciones hasta recepción definitiva

El porcentaje de costos indirectos depende de la

organización de cada empresa, del volumen de obra que espera

contratar en un período, de las características de la obra,

del contratante, etc. Los costos indirectos se representan en

porcentaje de los costos directos.