Estudio de Taludes

Determinar Coeficiente de seguridad al deslizamientoDeterminación de esfuerzos que tienden a producir el deslizamiento mediante la superficie de falla

DesprendimientosA) Caída libre. Desprendimiento repentino de uno o mas bloques de suelo o roca que descienden en caída libreB) Volcadura. Caída de un bloque de roca con respecto a un pivote ubicado debajo de su centro de gravedad.

A) Planar. Movimiento lento o rápido de un bloque de suelo o de roca a lo largo de una superficie de falla planaB) Rotacional. Movimiento relativamente lento de una masa de suelo o roca o una combinación de los dos a lo largo de una superficie curva de falla bien definidaC) Desparramiento lateral. Movimiento de diferentes bloques de suelo con desplazamientos distintos.D) Mezcla de suelo pedazos de roca moviendose a lo largo de una superficie de roca planar

De roca o escombros. Movimiento rápido de una masa incoherente de escombros de roca o suelo‐roca donde no se distingue la estructura original del material.Características en zonas montañosas , suelos residuales, donde los escurrimientos son altos debido a altas precipitacionesPermeabilidad altaAltas precipitacionesDerretimiento de nieveSismosDeslizamiento gradual de roca

Es similar a las avalanchas, excepto que la cantidad de agua es mayor y por ello la masa fluye como lodoLa principal causa es el aporte de grandes lluvias y material suelto en la superficie

Movimiento lento e imperceptible del talud debajo de una masa de suelo o suelo‐roca.Es el resultado de la acción de fuerzas de filtración o gravitacionales y es un indicador de condiciones favorables para el deslizamientoSe presenta mucho en:Suelos cohesivosRocas blandas como lutitasTaludes con pendiente moderada a inclinada

Los desprendimientos se producen comúnmente en taludes verticales o casi verticales débiles a moderadamente fuertes y en macizos rocosos fracturados. Generalmente antes de la falla ocurre un desplazamiento el cual puede ser identificado por la presencia de grietas de tensión

A) DERRUMBES PLANARES

Rocas Sedimentarias con inclinación menor a la cara del taludDiscontinuidades, fallas, foliaciones que forman largos planos que están en la superficie del taludIntersección de diaclasas o discontinuidades 

ESTOS DERRUMBES CONSISTEN  EN EL MOVIMIENTO DE UN BLOQUE O BLOQUES DE SUELO O ROCA A LO LARGO DE UNA SUPERFICIE DE FALLA PLANA BIEN DEFINIDA

B) DERRUMBES ROTACIONALES

TIENDEN A OCURRIR LENTAMENTE EN FORMA DE CUCHARA Y EL MATERIAL EMPIEZA A FALLAR POR ROTACIÓN A LO LARGO DE UNA SUPERFICIE CILÍNDRICA 

Causas que originan estos tipos de falla:Incremento de la inclinación del taludMeteorización Fuerzas de Filtración

Este tipo de fallas son de una falla planar que ocurre en suelos y rocas. La masa se deforma a lo largo de una superficie plana que representa una zona débil. Los bloques se separan progresivamente por tensión.

Este tipo de fallas son comunes en:

Valles de ríosArcillas firmes y duras fisuradasZona continua de debilidadSuelos residuales o rocas que contienen pendientes suaves

Una masa del suelo o mezcla de suelo con fragmentos de roca se mueven como una unidad a lo largo de las superficies planas con alta inclinación.Estas pueden convertirse en avalanchas o flujos

Son comunes en:Suelos residualesDepósitos aluviales

Las principales causas de esta falla son:Altas fuerzas de filtraciónAlta pluviosidadDerretimiento de nieveSismos  o deslizamiento gradual de los estratos de roca.

Ocurren frecuentemente en:Zonas montañosas con pendientes muy inclinadasSuelos residuales Zonas de roca muy fracturada

Similar a las avalanchasLa cantidad de agua es mayor La masa fluye como lodo.Principal causa de esta falla es:Aporte grandes lluvias Material suelto en la superficie

a) Antecedentes históricosb) Geología de la regiónc) Topografía y estabilidadd) Efecto de la resistencia del suelo y la 

pendiente del talude) Pluviosidadf) Erosióng) Licuefacción debido a acciones sísmicas

Conocimiento de deslizamientos que han ocurrido en el área de interés Periódicos Revistas nacionales, internacionales o especializadas en el temaMapas de zonificación de casos de inestabilidad geológicaInventarios riesgos geológicos

Topografía es el producto de millones de años de desarrollo y modificación a lo largo de diferentes procesos geológicos.Los deslizamientos de los taludes constituyen unos de los mecanismos de modificación.El relieve y la topografía están determinados por la geología del área  lo que permite estimar el movimiento en el nivel regional.

1. Taludes Escarpados2. Áreas de 

concentración de drenaje y filtración

3. Áreas de concentración de fracturas

Pueden ocurrir deslizamientosen cualquier tipo de materialgeológico.La causa mas común dederrumbe en taludesescarpados es el deslizamientoa lo largo del contacto con laroca de suelos residuales ocoluviales.El material meteorizado osuelto no se puede manteneren la misma pendiente que laroca

Un estudio cuidadoso de la red de drenaje y áreas de concentración de agua es importante debido a:Filtraciones con el subsecuente deslizamientoCanales de irrigación o depresiones de agua estancada son factores importantes también para que ocurran deslizamientos.Reconocimiento de rocas porosas y fracturadas

Los deslizamientos pueden estar ligadas también a :FallasDiaclasas (fractura)Foliación 

El macizo rocoso no se puede considerar como un medio continuo

Mapas topográficos fuente de información para detección de deslizamientosCaracterísticas topográficas evidentes :▪ Pendientes empinadas▪ Curvas de nivel con poco espaciamiento▪ Escarpe de un deslizamiento▪ Curvas de nivel que siguen un patrón irregular y no simétrico con depresión poco profundas

▪ Presencia de masa separada y características de flujo en la parte baja

Curvas de nivel onduladasMovimientos menores o irregularidades en zonas de pendientes empinadas, acantilados, bancos, áreas de concentración de drenaje, etc.

La identificación de deslizamientos en mapas topográficos se verá ayudada por la escala y el intervalo de las curvas de nivel en el mapa

El suelo tiene dos comportamientos básicos ante la aplicación del esfuerzo cortanteFricciónCohesión

Influye en la forma, incidencia y magnitud de los deslizamientos. En suelos residuales, generalmente no saturados el efecto acumulativo puede llegar a saturar el terreno y activar un deslizamiento.Hay tres aspectos importantes  que considerar con respecto a la pluviosidadCiclo climático en un periodo de años Acumulación de pluviosidad en un año determinado en relación con la acumulación normal.Intensidad de una tormenta especifica

La erosión puede ser causada por agentes naturales y humanos.Entre los agentes naturales podemos considerar:Agua de escorrentíaAguas subterráneasOlasCorrientes VientoSedimentaciónArrastre de aluviones

La erosión por agentes humanos pueden ser cualquier actividad que permite el incremento de la velocidad del agua, especialmente en taludes sin protección, como :La tala de arboles u otro tipo de vegetación que ayuda a fijar el suelo y mejorar la estabilidad del talud

Sembrar vegetación de rápido crecimiento con sistema  de control del drenaje superficialSello de grietas superficiales con concreto, suelo o asfalto para prevenir la infiltración lo cual reduce la erosión.

Suelos no cohesivosLicuefacción es un fenómeno que consiste en la caída brusca de resistencia al corte de un suelo granular en condiciones no drenadas

La perdida de resistencia que el suelo alcanza la consistencia de un fluido pesado y se originan grandes deformaciones

Depósitos aluviales recientes como zonas de inundación de ríos y lagosArenas limpias y arenas limosas no plásticas  que contienen menos del 10% de finos  (debido a que se depositan de manera suelta y presentan una permeabilidad baja para impedir el drenaje durante las vibraciones del terreno

Los parámetros mas importantes en la evaluación del potencial de licuefacción son:GranulometríaForma de los granosγ

La obtención de información consta de tres fases para la caracterización del talud:Recopilación de información disponible (oral y escrita) acerca del sitio de estudio, estudios geológicos y geotécnicos previos, incluidos planos topográficos y sismicidad de la zonaTrabajo de campo en el cual se ejecutan ensayes en el sitio y se obtienen muestras de sueloTrabajo de laboratorio para determinar las propiedades y características  del material mediante ensayes de caracterización y resistencia

Obtención de muestras para análisis de laboratorioEl numero y ubicación de las perforaciones a realizar en un estudio dependen:Tamaño  áreaForma del área

En taludes es recomendable hacer un mínimo de tres perforaciones. Estas se pueden incrementar dependiendo del tamaño del talud

Se puede hacer una perforación en la cresta a una profundidad de 1.5HOtra a la mitad del talud con una profundidad similar a la del taludLa última perforación al pie del talud con una profundidad de 1/3H

Método de exploración superficial

Se pueden tomar muestras voluminosas y detección de fallas sobre todo en materiales arcillosos.

Penetración estándar. Determinamos densidad relativa de suelos granulares y consistencia de suelos cohesivos

Penetración de cono. Resistencia a la penetración de un subsuelo

ClasificaciónGranulometría por mallasHidrómetroLimites de AtterbergPeso volumétricoGravedad especifica

Resistencia

Penetración estándarPenetración por presión aplicadaPenetración rotacionalPozos a cielo abierto

Inclinómetros. Establecen la posición de la superficie de fallaPiezómetros, miden la presión de agua que hay en un determinado nivel de subsueloPiezómetro boca arriba, se utiliza para suelos granularesPiezómetro de hilo vibratorio y neumáticos sirven para suelos cohesivos

La estabilidad de un talud natural de corte o relleno comúnmente se evalúa mediante métodos de estabilidad basados en el equilibrio del suelo.

Estos métodos toman en cuenta los siguientes factores que influyen en:Resistencia del suelo o una masa rocosa

La fuerza resistente viene a ser la resistencia al corte del sueloFuerzas desestabilizadora son las fuerzas gravitacionales o sísmica

Existen tres grupos de soluciones para estabilizar un taludAumentar la resistencia del suelo para lograr estabilidad del talud: drenaje en el suelo para baja el NF, inyección de sustancias que aumenten la resistenciaDisminución de esfuerzos actuantes en el talud: cambio de geometría del talud mediante corte parcial o total disminuyendo el ángulo o reducir la remoción de la cresta para reducir su alturaAumentar los esfuerzos de confinamiento del talud mediante obra , como muros de gravedad, bermas hechas con el mismo talud, etc.

El cambio de geometría puede realizarse mediante soluciones tales como:

disminución de la pendiente a un ángulo menorReducción de altura (especialmente en suelos cohesivos)Colocación de material en el pie del talud (construcción de una berma)

Cambio en la geometría del talud= DISMINUCIÓN DE ESFUERZOS CAUSAN INESTABILIDADImplantación de una berma= AUMENTO DE LA FUERZA RESISTENTEConstrucción de una berma tomar en cuenta la siguiente prevención:▪ Construcción de un drenaje dentro de la berma para  drenar el agua que pueda almacenarse

La presencia de agua es el principal factor de inestabilidad en la gran mayoría de las pendientes de suelo o roca a alto grado de meteorización. Por lo que se tienen diversos tipos de drenaje con diferentes objetivos:Drenajes SubhorizontalesDrenajes verticalesDrenajes transversales o interceptoresDrenajes de contrafuerte

Método efectivo para mejorar la estabilidad de taludesTubos ≥ 5 cm φ perforados y cubiertos por un filtro que impide que se tapen y arrastren finos.Se instalan con una pequeña pendiente hacia el pie del talud, penetra sobre el NAF y permiten el flujo de agua por gravedad.Espaciamiento de estos drenes depende del material que se esté tratando de drenar y puede variar desde 3 a 8m en el caso de las arcillas y limosPara arenas es de 15 metros ya que son mas permeables

Se utiliza cuando hay un estrato impermeableLos drenajes se instalan de manera que atraviesen el estrato impermeable de manera que conduzcan el agua por gravedad hasta llegar a un estrato mas permeableVentajas:

Alivia exceso de presión de poros  a través de la propia estructura del talud

Se colocan en la superficie del talud para proporcionar una salida al agua que pueda infiltrarse en la estructura del talud o que pueda producir erosión en sus diferentes niveles.Las zonas donde comúnmente se ubican estos drenajes son:En la cresta del talud para evitar el paso hacia su estructura (que generen grietas de tensión), En el pie del talud para recolectar aguas provenientes de otros drenajes y a diferentes alturas del mismo talud

Consiste en la apertura zanjas verticales de 30 a 60 cm de ancho en la dirección de la pendiente del talud para rellenarlas con material granular permeable y con un ángulo de fricción > 35°.La profundidad debe ser > a la prof. a la que se encuentra la superficie de falla para lograr el aumento de la resistencia del suelo debido a que se esta sustituyendo con un material de alta resistencia

La opción de drenaje en el método de soluciones de estabilización en taludes pueden ser útiles y a bajo costo debido en:El caso de taludes hechos con materiales de baja resistencia tales como arcillas y limos blandos o con presencia de materia orgánica en descomposición

Condición:H = 3 y 8m Superficies de falla que no pasen de los 4 m

Se utilizan cuando hay limitaciones de espacio o cuando resulta imposible contener un deslizamiento con los métodos discutidos anteriormente.Objetivo de las estructuras de retención es incrementar las fuerzas resistentes de forma activa  (peso propio de la estructura) y de forma pasiva (oposición de resistencia ante el movimiento de la falla)

Muros de gravedad y en cantiliverMuro de gravedadMuro de semigravedadMuro en CantiliverMuros de gaviones

Pantallas

La estabilidad de un muro de gravedad se debe a su propio peso y a la resistencia pasiva que se genera en la parte frontal del muro de gravedad.Las soluciones de este tipo son antieconómicas porque el material de construcción se usa solamente por peso muerto

Son hechos de concreto armado, económicos y se construyen del mismo material de relleno

Cuando se coloca una estructura con un material de muy baja permeabilidad como el concreto al frente de un talud de suelo que almacene agua en su estructura es muy probable que aumente la presión hidrostática  por lo que para evitar este problema se colocan drenajes subhorizontales a diferentes alturas 

Un muro de gravedad que ayuda al aspecto de la permeabilidad del talud de un material cohesivo es el muro de gaviones Este se construye con rocasNo tiene material CohesionantePara unir las rocas se utiliza una mallaSon económicos Tienen alta resistencia  y toleran deformaciones altas 

Consisten de una malla metálica sobre la cual se proyecta concreto recubriendo toda la cara del talud.Es común atirantar esta corteza de concreto armado mediante anclajes que atraviesan completamente la superficie de falla para posteriormente ser tensados y ejercer un empuje activo opuesto al movimiento del suelo.

En taludes que tienen una pendiente de mas de 45° donde no es posible colocar barreras sencillas de vegetación se acostumbra poner trincheras hincadas sostienen un sistema  vertical construido con madera ramas de arboles o bambú o mallaSe utilizan estacas de 2 a 3 “ de φ que se entierran un mínimo de 60 cm dentro del suelo