DEDICATORIA A nuestra familia por todo el apoyo y comprension brindada durante el desarrollo de este ciclo en nuestros estudios, porque ellos son el eje motor quien nos apoyo en momentos dificiles para triunfar durante el transcurso de nuestra vida cotidiana. Y asl igual manera lo damos gracias al docente del curso y companeros del aula quienes nos hicieron sentir parte de su familia, en los momentos de alegria y tristeza. Alumnos. Sistema De Estabilización al Deslizamiento de Taludes Aplicadas a Obras Viales 1
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Sistema de Estabilizacion Al Deslizamiento de Taludes Aplicadas a Obras Viales
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DEDICATORIA
A nuestra familia por todo el apoyo y
comprension brindada durante el desarrollo de
este ciclo en nuestros estudios, porque ellos
son el eje motor quien nos apoyo en momentos
dificiles para triunfar durante el transcurso de
nuestra vida cotidiana. Y asl igual manera lo
damos gracias al docente del curso y
companeros del aula quienes nos hicieron sentir
parte de su familia, en los momentos de alegria
y tristeza.
Alumnos.
Sistema De Estabilización al Deslizamiento de Taludes Aplicadas a Obras Viales 1
MECANICA DE SUELOS APLICADA A CIMENTACION Y VIAS DE TRANSPORTE
INDICE
Pagina
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UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS MECANICA DE SUELOS APLICADA A
FILIAL HVCA CIMENTACION Y VIAS DE TRANSPORTE
CAPITULO III
3.1.- ESTABILIDAD DE TALUDES
El moderno desarrollo de las actuales vfas de comunicacion, tales como canales, caminos y
ferrocarriles, asf como el impulso de la construccion de presas de tierra, y el desenvolvimiento de
obras de proteccion contra la accion de rfos han puesto al diseno y construccion de taludes en un
plano de importancia ingenieril de primer orden. Tanto por el aspecto de inversion, como por las
consecuencias derivadas de su falla, los taludes constituyen hoy una de las estructuras ingenieriles
que exigen mayor cuidado por parte del proyectista. Con la expansion de los canales, del ferrocarril
y de las carreteras, provocaron los primeros intentos para realizar un estudio racional en este
campo, pero no fue sino hasta el advenimiento de la Mecanica de los Suelos cuando fue posible
aplicar al diseno de taludes normas y criterios.
Estas normas y criterios apuntan directamente a la durabilidad del talud, esto es a su estabilidad a
lo largo del tiempo ver la fotografia.
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3.2.- DEFINICION DE TALUD
Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal que hayan de
adoptar permanentemente las estructuras de tierra. No hay duda que el talud constituye una
estructura compleja de analizar debido a que en su estudio coinciden los problemas de mecanica
de suelos y de mecanica de rocas, sin olvidar el papel basico que la geologfa aplicada desempena
en la formulacion de cualquier criterio aceptable. Cuando el talud se produce en forma natural, sin
intervencion humana, se denomina ladera natural o simplemente ladera. Cuando los taludes son
hechos por el hombre se denominan cortes o taludes artificiales, segun sea la genesis de su
formacion; en el corte, se realiza una excavacion en una formacion terrea natural (desmontes), en
tanto que los taludes artificiales son los lados inclinados de los terraplenes.
En ciertos trabajos de la Ingenierfa Civil es necesario utilizar el suelo en forma de talud como parte
de la obra. Tal es el caso de terraplenes en caminos viales, en presas de tierra (como la Presa
Retardadora del Luduena, Rosario), canales, etc.; donde se requiere estudiar la estabilidad del
talud. En ciertos casos la estabilidad juega un papel muy importante en la obra, condicionando la
existencia de la misma como puede verse en presas de tierra, donde un mal calculo puede hacer
fracasar la obra. El resultado del deslizamiento de un talud puede ser a menudo catastrofico, con la
perdida de considerables bienes y muchas vidas. Por otro lado el costo de rebajar un talud para
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alcanzar mayor estabilidad suele ser muy grande. Es por esto que la estabilidad se debe asegurar,
pero un conservadorismo extremo serfa antieconomico.
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Vista del talud que forma parte de un terraplen.
3.3.- DEFINICION DE ESTABILIDAD
Se entiende por estabilidad a la seguridad de una masa de tierra contra la falla o movimiento.
Como primera medida es necesario definir criterios de estabilidad de taludes, entendiendose por
tales algo tan simple como el poder decir en un instante dado cual sera la inclination apropiada en
un corte o en un terraplen; casi siempre la mas apropiada sera la mas escarpada que se sostenga
el tiempo necesario sin caerse. Este es el centro del problema y la razon de estudio.
A diferentes inclinaciones del talud corresponden diferentes masas de material terreo por mover y
por lo tanto diferentes costos. Podrla imaginarse un caso en que por alguna razon el talud mas
conveniente fuese muy tendido y en tal caso no habrla motivos para pensar en "problemas de
estabilidad de taludes", pero lo normal es que cualquier talud
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funcione satisfactoriamente desde todos los puntos de vista excepto el economico, de manera que
las consideraciones de costo presiden la seleccion del idoneo, que resultara ser aquel al que
corresponda la mfnima masa de tierra movida, o lo que es lo mismo el talud mas empinado.
Probablemente muchas de las dificultades asociadas en la actualidad a los problemas de
estabilidad de taludes radican en que se involucra en tal denominacion a demasiados temas
diferentes, a veces radicalmente distintos, de manera que el estudio directo del problema sin
diferenciar en forma clara tales variantes tiende a conducir a cierta confusion. Es indudable que en
lo anterior esta contenida la afirmacion de que los taludes son estructuras muy complejas, que
prestan muchos puntos de vista dignos de estudio y a traves de los cuales la naturaleza se
manifiesta de formas diversas. Esto hara que su estudio sea siempre complicado, pero parece
cierto tambien, que una parte de las dificultades presentes se debe a una falta de correcto deslinde
de las diferentes variantes con que el problema de estabilidad se puede presentar y se debe
afrontar.
Los problemas relacionados con la estabilidad de laderas naturales difieren radicalmente de los
que se presentan en taludes construidos por el ingeniero. Dentro de estos deben verse como
esencialmente distintos los problemas de los cortes de laderas y los de los terraplenes. Las
diferencias importantes radican, en primer lugar, en la naturaleza de los materiales involucrados y,
en segundo, en todo un conjunto de circunstancias que dependen de como se formo el talud y de
su historia geologica, de las condiciones climaticas que primaron a lo largo de tal historia y de la
influencia del hombre que ejerce en la actualidad o haya ejercido en el pasado.
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CAPITULO V
4.1.- DELIZAMIENTO DE TALUDES
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Se denomina deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del suelo situado debajo de un talud,
que origina un movimiento hacia abajo y hacia fuera de toda la masa que participa del mismo.
Los deslizamientos pueden producirse de distintas maneras, es decir en forma lenta o rapida, con
o sin provocacion aparente, etc. Generalmente se producen como consecuencia de excavaciones
o socavaciones en el pie del talud. Sin embargo existen otros casos donde la falla se produce por
desintegracion gradual de la estructura del suelo, aumento de las presiones intersticiales debido a
filtraciones de agua, etc. Los tipos de fallas mas comunes en taludes son:
> Deslizamientos superficiales (creep)
> Movimiento del cuerpo del talud
> Flujos
4.2.- DESLIZAMIENTOS SUPERFICIALES (CREEP)
Cualquier talud esta sujeto a fuerzas naturales que tienden a hacer que las partfculas y porciones
de suelo proximas a su frontera deslicen hacia abajo. Se refiere esta falla al proceso mas o menos
continuo, y por lo general lento, de deslizamiento ladera abajo que se presenta en la zona
superficial de algunas laderas naturales.
El creep suele involucrar a grandes areas y el movimiento superficial se produce sin una transition
brusca entre la parte superficial movil y las masas inmoviles mas profundas. No se puede hablar de
una superficie de deslizamiento.
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Deslizamiento de Talud
Existen dos clases de deslizamientos: el estacional, que afecta solo a la corteza superficial de la
ladera que sufre la influencia de los cambios climaticos en forma de expansiones y contracciones
termicas o por humedecimiento y secado, y el masivo, que afecta a capas de tierra mas profundas,
no interesadas por los efectos ambientales y que, en consecuencia, solo se puede atribuir al efecto
gravitacional.
El primero en mayor o menor grado siempre existe, variando su intensidad segun la epoca del ano;
en cambio el segundo los movimientos son practicamente constantes. El fenomeno es mas intenso
cerca de la superficie, la velocidad de movimiento ladera debajo de un creep tfpico puede ser muy
baja y rara vez se excede la de algunos centfmetros al ano.
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El fenomeno se pone de manifiesto a los ojos del ingeniero cuando nota que los arboles y postes
estan inclinados respecto de la vertical, cuando se evidencian agrietamientos o
escalonamientos en el talud.
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4.3.- MOVIMIENTO DEL CUERPO DEL TALUD
Puede ocurrir en taludes movimientos bruscos que afecten a masas considerables de suelo, con
superficies de falla que penetran profundamente en su cuerpo, interesando o no al terreno de
fundacion. Se considera que la superficie de falla se forma cuando en la zona de su futuro
desarrollo actuan esfuerzos cortantes que sobrepasan la resistencia al corte del material; a
consecuencia de ello sobreviene la ruptura del mismo, con la formacion de una superficie de
deslizamiento a lo largo de la cual se produce la falla. Estos fenomenos se los denomina
"deslizamientos de tierras" y puede estudiarse dos tipos bien diferenciados.
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4.3.1.- FALLA ROTACIONAL
En el primer lugar se define una superficie de falla curva, a lo largo de la cual ocurre el movimiento
del talud. Esta superficie forma una traza con el plano del papel que puede asimilarse, por facilidad
y sin mayor error a una circunferencia, aunque pueden existir formas algo diferentes, en la que por
lo general influye la secuencia geologica local, el perfil estratigrafico y la naturaleza de los
materiales. Estas fallas son llamadas de rotacion. Este tipo de fallas ocurren por lo comun en
materiales arcillosos homogeneos o en suelos cuyo comportamiento mecanico este regido
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basicamente por su fraccion arcillosa. En general afectan a zonas relativamente profundas del
talud, siendo esta profundidad mayor cuanto mayor sea la pendiente.
Las fallas por rotacion se denominan segun donde pasa el extremo de la masa que rota. Puede
presentarse pasando la superficie de falla por el cuerpo del talud (falla local), por el pie, o adelante
del mismo afectando al terreno en que el talud se apoya ver la foto.
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Figure 2: [a) Nomenclature de una zona de falla. [b> Distintos tipos
de
falla.
4.3.2.-
FALL
A TRASLACIONAL
Estas fallas por lo general consisten en movimientos traslacionales importantes del cuerpo del
talud sobre superficies de falla basicamente planas, asociadas a la presencia de estratos poco
resistentes localizados a poca profundidad del talud ver la fotografia.
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La superficie de falla se desarrolla en forma paralela al estrato debil y se remata en sus extremos
con superficies curvas que llegan al exterior formando agrietamientos.
Los estratos debiles que favorecen estas fallas son por lo comun de arcillas blandas o de arenas
finas o limos no plasticos sueltos. Con mucha frecuencia, la debilidad del estrato esta ligada a
elevadas presiones de poro en el agua contenida en las arcillas o a fenomenos de elevation de
presion de agua en estratos de arena (acufferos). En este sentido, las fallas pueden estar ligadas
tambien al calendario de las temporadas de lluvias de la region.
Las fallas del material en bloque, muchas veces estan asociadas a discontinuidades y fracturas de
los materiales que forman un corte o una ladera natural, siempre en anadidura al efecto del estrato
debil subyacente.
Las fallas de una franja superficial son tfpicas de laderas
naturales formadas por materiales arcillosos, producto de la
meteorizacion de las formaciones originales. Se
suelen provocar por el efecto de la sobrecarga impuesta por un terraplen construido sobre la
ladera. En estas fallas el movimiento ocurre casi sin distorsion.
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HVCA
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4.3.3.- FLUJOS
Se refiere este tipo de falla a movimientos mas o menos rapidos de
una parte de la ladera natural, de tal manera que el movimiento en
sf y la distribucion aparente de velocidades y desplazamientos se asemeja al comportamiento de
un lfquido viscoso. La superficie de deslizamiento o no es distinguible o se desarrolla durante un
lapso relativamente breve. Es tambien frecuente que la zona de contacto entre la parte movil y las
masas fijas de la ladera sea una zona de flujo plastico.
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El material susceptible de fluir puede ser cualquier formacion no consolidada, y asf el fenomeno
puede presentarse en fragmentos de roca, depositos de talud, suelos granulares finos o arcillas
francas; tambien son frecuentes los flujos en lodo. El flujo en materiales relativamente secos
comprende en primer lugar a los fragmentos de roca, desde los muy rapidos (avalancha) hasta los
que ocurren lentamente. Afecta a grandes masas de fragmentos y suelen ser de catastroficas
consecuencias. En segundo lugar se puede encontrar deslizamientos producidos por la licuacion
de la estructura de los loess, asociados muchas veces a temblores. Ver la foto.
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Los flujos de tierra (materiales no demasiados humedos) generalmente ocurren al pie de los
deslizamientos del tipo rotacional en el cuerpo del talud. Por lo comun estos deslizamientos
retienen a la vegetacion original, asf como la estratigraffa y aspecto general de la formacion en la
que ocurrio el deslizamiento.
Los flujos de tierra de suelos granulares finos son tfpicos de formaciones costeras y se asocian
generalmente a la erosion marina y a fluctuaciones repetidas de la presion de poros debido a la
ascenso y descenso del nivel de agua con las mareas. Se originan con procesos analogos a la
licuacion.
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En los flujos de lodo, el deslizamiento ocurre en materiales finos con muy alto contenido de agua.
La forma tfpica del deslizamiento es analoga al avance de un glaciar y la velocidad de
desplazamiento puede variar desde unos pocos centfmetros por ano hasta la correspondiente a
deslizamientos catastroficos. En los flujos lentos es comun que en la velocidad del movimiento
influyan las variaciones estacionales del clima, en tanto que los flujos rapidos suelen seguir epocas
de violenta precipitacion pluvial. Los flujos de lodo muy rapidos se presentan muchas veces en
laderas de las que se ha removido la cobertura vegetal por alguna razon comenzando en muy
modestas proporciones y creciendo rapidamente transportando el suelo sobre el que pasa,
formandose autenticos rfos de lodo. Ver la fotografia.
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4.4.- SENALES DEL MOVIMIENTO
Grietas de traction en carreteras o en los taludes. Permiten la infiltration de agua y por consiguiente
favorecen la reduccion de la resistencia a lo largo del plano de falla debido a la generation de
presiones de poros adicionales. Indican que la ladera o el talud se encuentran en las primeras
etapas de su movimiento.
Hundimiento de subrasante. Desplazamientos verticales de la calzada pueden indicar movimientos
de reptacion de la ladera o el desarrollo de un proceso de inestabilidad en el talud inferior. Sin
embargo, estos movimientos pueden estar asociados con el asentamiento del relleno alrededor de
alcantarillas (Figura 1).
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Detritos en la vfa. Los detritos pueden generarse directamente en el sitio de desintegracion de la
roca, o ser transportados y depositados en otros sitios por las corrientes de agua. Estos detritos
pueden ser un antecedente a una cafda masiva de rocas o de un deslizamiento.
Abultamiento sobre o bajo la carretera. Muchos deslizamientos de masas de suelo pueden
presentar un abultamiento hacia la pata del talud, en el que la masa deslizada se ha acumulado
(Figura 2).
Figura 2. Abultamiento en alguno de los elementos de la carretera
Cambios de forma. Desviaciones en arboles, lfneas electricas, postes de telefono y cercados
tensionados o inclinados son indicadores de movimientos del terreno (Figura 3).
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Deformation de estructuras adyacentes. Se refiere a la afectacion de estructuras como puentes,
edificaciones o muros de contention. En puentes debera prestarse atencion especial a
inclinaciones de los estribos o asentamientos de las losas de aproximacion, debido a que pueden
estar relacionadas con movimientos de flujo plastico (reptamiento o creep). En edificaciones,
dependiendo de su ubicacion con respecto a la masa deslizada, puede presentarse el
agrietamiento de muros de mamposterfa, cimentaciones, levantamientos o hundimientos.
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Abultamiento
Talud humedo
Fiaura 3. Postes inclinados debido a movimientos del terreno
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Finalmente, en estructuras de contention puede observarse una perdida de verticalidad o algun tipo
de agrietamiento debido a los empujes de la masa deslizada. En la Figura 4 se presentan algunos
esquemas de estas senales.
(a) Inclinacion de estribos de puentes
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Figura 4. Ejemplos de estructuras deformadas por la accion de la inestabilidad del terreno
(b) Muros de contencion agrietados o volcados
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HVCAA continuation se describen tres elementos adicionales, que a pesar de no ser evidencias del
movimiento del terreno, representan condiciones que podfan eventualmente favorecer la
generacion este:
Drenaje deficiente de agua superficial. Incluye aquellas situaciones en las que se ha favorecido el
estancamiento de aguas, conformando fuentes de infiltracion. Dentro de estas se encuentran las
alcantarillas bloqueadas, el agrietamiento de cunetas o las descargas de flujos hacia zonas
desprotegidas de los taludes (Figura 5).
Figura 5. Fractura de cunetas revestidas
Drenaje deficiente de agua subsuperficial. Se refiere a la presencia de nacimientos en o hacia la
pata de los taludes, cambios de color en el suelo, indicando cambios en el contenido de humedad,
zonas de terreno blando, tipo y crecimiento de la vegetacion como evidencia de flujo subsuperficial
(Figura 6).
Figura 6. Ejemplos de problemas de drenaje de aguas subsuperficiales
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a) Nacederos cerca de la pata del talud
(b) Crecimiento y tipo de vegetacion
Erosion encierra los problemas de socavacion ocasionados por defectos en las entregas de las
estructuras de drenaje en la pata de los terraplenes o taludes de corte. En el caso de identificar
alguna evidencia de inestabilidad, es pertinente apropiar alguna metodologfa de clasificacion de
deslizamientos. En terminos generales, estas clasificaciones consideran factores tales como las
propiedades del material no movilizado, atributos geomorficos, geometrfa del deslizamiento, tipo de
movimiento, clima, humedad, velocidad del movimiento y mecanismo de disparo. 4.5.- TIPOS DE
MOVIMIENTO
De igual forma, Varnes (1978) dividio los tipos de movimientos de falla en taludes en los siguientes
grupos:
> Caidas. En este tipo de movimiento una masa rocosa de cualquier tamano se desprende de un
talud empinado o un acantilado, a lo largo de una superficie
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sobre la cual ocurre muy poco o ningun desplazamiento, descendiendo principalmente a
traves del aire por cafda libre, a saltos, rodando, etc. (Figura 7).
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Nivel freatico
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> Deslizamiento. Este movimiento consiste en deformation por corte y desplazamientos, a lo
largo de una o varias superficies que son visibles o pueden inferirse razonablemente. Este
grupo se divide en deslizamientos rotacionales y traslacionales.
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Movimientos rotacionales o hundimientos: Son deslizamientos de masas de suelo, a lo largo de
una superficie concava bien definida. El movimiento es en esencia de rotacion alrededor de un eje
paralelo al talud, y es por lo general profundo en suelos cohesivos relativamente homogeneos de
gran espesor, como en coluviones, capas arcillosas gruesas, rellenos, terraplenes y botaderos,
aunque pueden ser superficiales en los mantos de suelo residual (Figura 9).
Deslizamientos trasnacionales: Consiste en el movimiento de cualquier tipo de material a lo largo
de superficies casi planas, conformadas por discontinuidades de cualquier tipo, ya sea
estratificacion, diaclasamiento, perfil de meteorizacion, o cualquier cambio en las propiedades
mecanicas o en la continuidad del material. Es mas comun en taludes en roca, o en perfiles de
meteorizacion (Figura 10).
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HVCA Figura 9. Deslizamiento rotacional
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4.6.- FLUJOS
De acuerdo con Varnes (1978), un flujo es un movimiento espacialmente continuo, en el que la
distribution de velocidades dentro de la masa se asemeja a la de un lfquido viscoso; el lfmite
inferior de la masa desplazada puede ser una superficie a lo largo de la cual tiene lugar un
movimiento diferencial considerable o una zona alterada de gran espesor. A continuacion se
describen los principales tipos de flujos1 (Figura 11).
> Movimientos lentos, de reptacion o flujo plastico: Se manifiestan como un
desplazamiento muy lento de la parte superficial del terreno, aun en taludes con pendiente
moderada y con cobertura vegetal. El movimiento llega a evidenciarse por la deformacion
del terreno, la formacion de pliegues en las formaciones rocosas o de arrugas y escalones
en las masas de suelo, la inclinacion de arboles, la separacion del suelo en contacto con
grandes rocas, la migracion de estas, el corrimiento de lfneas ferreas y carreteras, el
tensionamiento de cercas y rafces de arboles, etc.
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HVCA Figura 10. Deslizamiento traslacional
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> Flujos de detritos y flujos de tierra: Se forman en suelos o materiales provenientes de
meteorizacion de las rocas, que pierden su estabilidad estructural por efecto del agua,
originando desplazamientos con formas alargadas, lobuladas en su extremo inferior,
tambien se pueden desarrollar a partir del cuerpo de otros tipos de deslizamiento,
conformando movimientos complejos.
> Flujos de lodo: Se forman cuando una masa de detritos pierde resistencia por accion del
agua hasta tener una consistencia blanda y fluida, generandose movimientos rapidos,
dependiendo de la intensidad y duracion de las lluvias y de la pendiente del terreno. El
movimiento de los flujos de lodo es debido por completo a la gravedad y su velocidad
depende en alto grado de la pendiente del terreno sobre el cual se mueven y de la
viscosidad del lodo, con influencia de las dimensiones y la rugosidad del canal.
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4.7.- OBRAS DE ESTABILIZACION
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Identificados los agentes que contribuyen con la generation de los eventos de inestabilidad, se
acometen obras que propenden por la recuperacion de las condiciones de estabilidad y la
mitigacion de los efectos adversos que la materializacion de la amenaza puede acarrear sobre otro
tipo de estructuras y los usuarios. Considerando aquellas obras de estabilizacion que han sido
identificadas durante el desarrollo del Convenio, a continuation se describiran sus principales
caracterfsticas y los criterios a considerar durante su inspeccion. 4.7.1.- RECONFORMACION
Teniendo en cuenta que la inestabilidad de los taludes se debe en muchos casos a la imposibilidad
del terreno para soportar las cargas inducidas por las fuerzas de cuerpo (gravitacionales y
sfsmicas, entre otras), el cambio en la geometrfa del talud pretende remover el material que puede
generar la inestabilidad. A continuacion se presentan las principales tecnicas de reconformacion:
4.7.2.-TENDIDO DEL TALUD
Empleado para reparar deslizamientos pequenos que por lo general abarcan los materiales mas
meteorizados. Tambien se emplea en excavaciones de cortes nuevos, con un caracter preventivo,
o como correctivo de deslizamientos incipientes. Sin embargo, puede resultar inconveniente si no
se acompanan de las medidas de proteccion pertinentes para proteger los materiales que quedan
expuestos (Figura 13 y Figura 14).
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Figura 13. Tendido de un talud sobreempinado cerca de la pata
Figura 14. Tendido del talud de corte en materiales meteorizados y depositos de ladera
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Zanja o canal
> Construccion de bermas de suelo y roca en la pata del talud. Se utilizan para proporcionar
contrapeso en la pata del talud fallado. Son efectivos en la correction de fallas rotacionales
profundas para reparar pequenos deslizamientos en los que la pata este sobre empinada.
En el caso de emplearse bermas, debera revisarse tanto la estabilidad general como la
estabilidad de cada uno de los taludes entre las bermas (Figura 15). Una de las principales
ventajas de las bermas intermedias, es la reduction en volumen
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y velocidad de la escorrentfa sobre la cara del talud y por consiguiente, la reduction en
erosion e infiltration. Las bermas amplias pueden atrapar rocas desprendidas de partes mas
altas, reduciendo el dano en las estructuras construidas en el pie del talud; sin embargo,
pueden ocasionar una mayor infiltracion cuando no se adelantan las actividades de
mantenimiento de los drenajes y de la protection superficial.
Figura 15. Componentes de las bermas
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ranurada
> Construccion de trincheras estabilizantes. Este tipo de obras mejoran las condiciones de
estabilidad del terreno y frecuentemente son un buen complemento a los taludes tendidos y
las bermas (Figura 16).
Despues de excavar el material inestable, se abren zanjas, las paredes y el fondo se cubren
con geotextil, se rellena la trinchera y se coloca nuevamente geotextil en la parte superior
antes de colocar el suelo del talud. Las trincheras deben extenderse sobre toda la longitud
de falla y deben ser llevadas hasta la roca o terreno firme por debajo de la zona inestable.
Como relleno debe emplearse roca
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no degradable, la cual debe compactarse en espesores maximos de 0.6 m y no debe
contener mas del 5% de material que pasa tamiz 200, en caso que se emplee como capa
drenante.
Figura 16. Seccion transversal de drenaje interno por trincheras con relleno de piedraperforada
> Terraceo. Se aplica a taludes empinados en los que el tendido resulte complicado,
ayudando a controlar la erosion y a retener detritos provenientes de pequenos
deslizamientos. El talud debe reconformarse de manera que el agua de escorrentfa sea
recolectada y conducida fuera del area potencialmente inestable (Figura 17).
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^ Funciones
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F
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Figura 17. Terraceo de un talud inestable
> Prevenir problemas de estabilidad y corregir deslizamientos.
> Minimiza la carga o el peso sobre la ladera. Disminuye la longitud y el grado de la
pendiente disminuyendo el poder erosivo de escorrentfa.
^ Aplicaciones
> Deslizamientos rotacionales en rocas y suelos.
> Retention de deslizamientos pequenos de detritos.
> Control de la erosion por flujo superficial en laderas (erosion laminar). 4.8.-
ESTRUCTURAS DE CONTENCION
Las estructuras de contencion se utilizan para corregir fallas de taludes en obras lineales,
incrementando las fuerzas resistentes. Tambien se utilizan en la pata de la masa deslizada en el
caso de pequenas masas en movimiento; debe dotarseles de un buen drenaje (filtros gradados,
tuberfa colectora, lloraderos) y cimentarlos donde no haya posibilidad de remocion del suelo de
fundacion. Segun Garcfa (1996), las funciones de las estructuras de contencion son las
siguientes:
> Controlar deslizamientos de pequenas dimensiones en la direction del movimiento.
> Controlar deslizamientos en la pata de taludes empinados.
> Disminuir la extension de la falla en grandes masas.
> Soporte inicial en taludes tendidos o de rellenos para bermas.
> Limitar el derecho de vfa o los sitios de prestamo de materiales.
La inspeccion de estructuras de contencion, de manera general, incluye la observacion
de:
> Senales de movimiento en el talud, segun lo expuesto en el numeral 1.1
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> Estabilidad al volcamiento, deslizamiento, capacidad portante y general.
> Condition de flujo de agua en el muro, ya sea a traves de lloraderos o desagues de filtros;
de manera que el caudal de salida sea consecuente con las condiciones de humedad del
talud.
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4.9.- DIQUES EN TIERRA O ROCA
Son estructuras que soportan las presiones de tierra por medio de su propio peso (alrededor de la
mitad o la cuarta parte de la masa deslizada) (Figura 18). Segun Garcia (1996), se pueden
conformar contrapesos con taludes de inclinaciones cercanas a 1:1 si se utiliza un relleno de roca
no degradable, sin finos y se proporciona un sistema de intercepcion del agua para evitar su
ingreso al contrapeso. Los taludes de contrapeso formados por tierra o suelo (mezcla de suelo y
roca) no pueden ser superiores al 2H: 1V y la cantidad de finos en la mezcla debe limitarse a un
maximo del 20%. Si el material llenante del talud fallado contiene suelos de grano fino, se debe
colocar un agregado filtrante o un filtro de geotextil antes de colocar el contrapeso de suelo o
roca. Funcion
Proveer soporte a una masa de suelo o roca, que ha sido cortada o para ser rellenada. Estas
estructuras pueden cumplir funciones como la de retencion de suelo y roca, sistema de soporte a
excavaciones.
Aplicaciones
> Retention de masas de tierra.
> Soporte a excavaciones.
> En la correction de deslizamientos rotacionales en suelos y rocas de poca altura (<4
metros) por causas como la litologia debil, y en suelos como arcillas, rasnacion y suelos
residuales.
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> En la correction de deslizamientos rasnacionales de tipo laminar en suelos, involucrando
materiales como arcillas y rasnacion.
Figura 18. Muro de gravedad en roca
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4.10.- MUROS DE GAVIONES. Consiste en unidades de forma paralelepfpeda en malla de
alambre galvanizado, que se llena con fragmentos de roca dura. Los gaviones deben comportarse
como estructuras flexibles para soportar grandes deformaciones sin perder su capacidad
estructural o sus funciones de revestimiento. Los factores que influyen en la flexibilidad de estas
estructuras son:
> Geometrfa y dimensiones de la malla.
> Propiedades mecanicas del alambre.
> Tamano y forma de las piedras de relleno.
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> Numero de tirantes y diafragmas.
> Dimensiones del gavion.
Segun Garcfa (1996), los muros en gaviones son efectivos en situaciones donde es importante el
control de erosion, y deben considerarse como parte de los disenos de bermas y taludes tendidos
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adyacentes a rfos y corrientes. Los principales componentes de un muro de gaviones se
muestran en la Figura 19:
Figura 19. Principales componentes de un muro de gaviones
—____________________________________________________________ Relleno de piedra
acero galvanizado
Tabla 2. Dimensiones de los tipos de gaviones mas empleados en nuestro medio
TIPO LONGITUD [ml ANCHO [ml ALTURA [mlGaviones de base 2.0 1.0 0.5Gaviones de cuerpo 2.0 1.0 1.0Colchonetas 4.0 2.0 0.15 a 0.30
NOTA: Tornado de Sociedad Colombians de Geotecnia, 2000.
Materiales
A continuation se enuncian las principales caracterfsticas de los elementos que conforman los
gaviones (Alambre, mallas y material de relleno), de acuerdo con lo sugerido por la SCG (2000)
CAPITULO V
5.1.- CALCULO DE ESTABILIDAD DE TALUDES
El buen conocimiento del comportamiento de un talud frente a sus
posibles roturas, repercute enormemente en los costes y en la seguridad, por ello, las
investigaciones de campo (in situ) y de laboratorio, deben ser las suficientes, como para poder
caracterizar en la medida de lo posible las caracterfsticas geomecanicas del terreno, asf como los
posibles mecanismos de rotura.
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5.2.- CLASIFICACION DE LOS METODOS DE CALCULO
Los metodos de calculo para analizar la estabilidad de un talud se pueden clasificar en dos
grandes grupos:
> Metodos de calculo en deformaciones.
> Metodos de equilibrio lfmite.
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5.3.- METODOS DE CALCULO EN DEFORMACIONES
Consideran en el calculo las deformaciones del terreno ademas de las leyes de la estatica. Su
aplicacion practica es de gran complejidad y el problema debe estudiarse aplicando el metodo de
los elementos finitos u otros metodos numericos. 5.4.- METODOS DE EQUILIBRIO LiMITE
Se basan exclusivamente en las leyes de la estatica para determinar el estado de equilibrio de
una masa de terreno potencialmente inestable. No tienen en cuenta las deformaciones del
terreno. Suponen que la resistencia al corte se moviliza total y simultaneamente a lo largo de la
superficie de corte. Se pueden clasificar a su vez en dos grupos:
> Metodos exactos.
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> Metodos no exactos. 5.4.1.-
METODOS EXACTOS
La aplicacion de las leyes de la estatica proporciona una solucion exacta del problema con la
unica salvedad de las simplificaciones propias de todos los metodos de equilibrio lfmite (ausencia
de deformaciones, factor de seguridad constante en toda la superficie de rotura, etc.). Esto solo
es posible en taludes de geometrfa sencilla, como por ejemplo la rotura planar y la rotura por
cunas. 5.4.2.-METODOS NO EXACTOS
En la mayor parte de los casos la geometrfa de la superficie de
rotura no permite obtener una solucion exacta del problema
mediante la unica aplicacion de las leyes de la estatica. El
problema es hiperestatico y ha de hacerse alguna simplificacion o hipotesis previa que permita su
resolucion. Se pueden considerar asf los metodos que consideran el equilibrio
global de la masa deslizante, hoy en desuso, y los metodos de las dovelas o rebanadas, que
consideran a la masa deslizante dividida en una serie de fajas verticales. Los metodos de las
dovelas o rebanas pueden clasificarse en dos grupos:
> Metodos aproximados: no cumplen todas las ecuaciones de la estatica. Se pueden citar
por ejemplo los metodos de Fellenius, Janbu y Bishop simplificado.
> Metodos precisos o completos: cumplen todas las ecuaciones de la estatica. Los mas
conocidos son los de Morgenstern-Price, Spercer y Bishop riguroso.
En la figura 1, se muestra un grafico en el que se recogen los diferentes metodos de calculo.
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5.5.- ROTURA PLANAR
Se llama rotura planar o plana a aquella en la que el deslizamiento se produce a traves de una
unica superficie plana.
Es la mas sencilla de las formas de rotura posibles y se produce cuando existe una fracturacion
dominante en la roca y convenientemente orientada respecto al talud. Frecuentemente se trata de
fallas que interceptan al talud.
Tambien puede producirse en terrenos granulares
en los que, entre dos terrenos de buenas
caracterfsticas resistentes, se intercala un estrato
de poco espesor de material con menos resistencia.
Este tipo de rotura no es muy frecuente, ya que deben darse las dos condiciones
siguientes:
> Los rumbos o trazas horizontales del plano del talud y del plano de deslizamiento
deben ser paralelos o casi paralelos, formando entre sf un angulo maximo de 20°.
> Los lfmites laterales de la masa deslizante han de producir una resistencia al
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HVCA
Estas condiciones permiten estudiar la estabilidad del talud como un problema
bidimensional que se analiza considerando una rebanada de ancho unidad, limitada por
dos planos verticales, perpendiculares al plano del talud. 5.6.- GEOMETRlA DE LA
ROTURA PLANAR
Si se representa el plano del talud y las discontinuidades en una estereofalsilla equiareal o
de Schmidt se pueden tener una rotura de tipo planar cuando existe una familia de
discontinuidades de rumbo similar al del talud y buzamiento menor que este.
i |/t > i |/p
Donde:
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HVCAv|rt = angulo de buzamiento del talud.
\|/p= angulo de buzamiento del plano de rotura.
5.7.- ANALISIS DE ESTABILIDAD EN ROTURA PLANAR
En el caso de rotura planar el factor de seguridad FS se obtiene de forma directa como
cociente entre las fuerzas que tienden a producir el movimiento y las fuerzas resistentes del
terreno que se oponen al mismo, proyectadas todas segun la direction del plano de rotura. Al
calcular FS de esta manera, se supone implfcitamente constante a lo largo de toda la
superficie de rotura, lo cual se acepta a pesar de no ser estrictamente cierto. En el caso mas
general (ver figura), se considera que el plano de deslizamiento se encuentra limitado en su
parte superior por una grieta de traccion, que se puede suponer plana, total o parcialmente
llena de agua. En el plano de rotura aparecen unas presiones intersticiales que dependen de
la situacion de la lfnea de saturacion y de las caracterfsticas del terreno. Sobre la masa
deslizante puede considerarse la actuacion de
un terremoto cuyo efecto se asimila a una aceleracion vertical aV y una aceleracion horizontal
aH.
En este caso el factor de seguridad es:
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Donde:
c' = cohesion efectiva en la superficie de deslizamiento.
0= angulo de rozaniiento interno efectivo en la superficie de deslizamiento.
A = area de Li superficie de deslizamiento. supuesta de ancho unidad.
W = peso de la mas a deslizante. supuesta de ancho unidad.
= angulo que forma el piano de deslizamiento con la horizontal.
U = resultsnte de las presiones interstiales que actiian sobre el piano de
deslizamiento.
5 = angulo que forma la gneta de trace ion con la vertical.
V = resultante de las presiones intersjticiales que actuan sobre la grieta de
tiaccion.
g = aceleracion de la gravedad.
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La formula es aplicable al caso en el que no exista terremoto, haciendo civ = cb = 0, y al caso en que se considere el terreno seco haciendo U = V = 0.
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DISENO DE ESTABILIDAD DE TALUDES (ROTURA PLANAR)
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DATOS BA8ICO8 DE CALCULO:
Se llama rotura planar o plana en la que el deslizamiento se produce a traves de una unica superficie plana. Es la mas sencilla de las formas de rotura posibles y se produce
cuando existe una fracturacion dominante en la roca y convenientemente orientada respecto al talud. Frecuentemente se trata de fallas que interceptan al talud.
En el caso de rotura planar el factor de seguridad F.S. se obtiene de forma directa como cociente entre las fuerzas que tienden a producir el movimiento y las fuerzas
resistentes del terreno que se oponen al mismo.
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c' A + |p' cos y/p — U — V seti\y/p + S Jj] tan <j>' W
sen y/p + V cos{\ffp + &)
DATOS BASICOS DE CALCULO:
Angulo de buzamiento del talud (^f) = 75.00Angulo del plano de rotura (IJJP) = 45.00 °Altura del talud (H) = 6.00 mAltura de la grieta de traccion (z) = 2.40 mAltura del agua en la grieta (zw) = 1.20 mAngulo de friccion interna del suelo (*) = 33.00 °Cohesion del suelo (Cu) = 2.50 t/m2
Peso especffico del suelo (ys) = 1600.00 Kg/m3
peso especffico del agua (yw) = 1000.00 Kg/m3
Area de la superficie de deslizamiento (Supuesta de ancho unidad)
5.09 m
Resultantes de las presiones intersticiales que actuan en el plano de deslizamiento:
3054.70 Kg/m 720.00 Kg/m
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FS < 1 --> Inestable FS
> 1,1 --> Eslable
CONDICIONES:* Cuando existe una fracturacion dominante en la roca
* Entre terrenos de buenas caracterfsticas de resistencia intercalados por otro de
menor calidad.
* Rumbo a la superficie de rotura: ±20° con respecto a la frente del talud
* i(jf > i(jP > *
Por lo tanto el factor de seguridad F.S. sera:
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CIMENTACION Y VIAS DE TRANSPORTEDISENO DE ESTABILIDAD DE TALUDES (ROTURA PLANAR)
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CALCULO
: REVISO:
HOJA: 2 DE 2
jun-15
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2.73 0.36
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Peso de la masa deslizante, supuesta de ancho unidad.
16475.06 Kg/m
28325.90 Kg/m
MECANICA DE SUELOS APLICADA A
CIMENTACION Y VIAS DE TRANSPORTEPor lo tanto el F.S. para el caso a):E angulo que forma la grieta de traccion con la vertical (6) = 0 0.00 cos 4Jp = 0.707107
sen ipp = 0.707107tan 0 = 0.649408
1.48 > 1.1 (Satisfactorio)
Por lo tanto el F.S. para el caso a):El angulo que forma la grieta de traccion con la vertical (6) = 0 0.00 cos 4Jp = 0.707107
sen ipp = 0.707107tan 0 = 0.649408
1.14 > 1.1 (Satisfactorio)
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