UNIVERSIDAD DEL BO-BOFACULTAD DE INGENIERA DEPARTAMENTO DE
NGENIERA CIVIL Y AMBIENTAL Mecnica de Suelos (4500041) Trabajo de
Investigacin Taludes Autores: Leslie Contreras U. Cristina San
Martn R. Revisores: Profesor Teora: Marcelo Gonzlez A. Concepcin 19
de Abril, 2012 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo
BoPgina 2 NDICE Pgina I.INTRODUCCIN 3 II.OBJETIVOS 4 III.DESCRIPCIN
DE TALUDES III.1.Partes de un talud 5 IV.INESTABILIDAD DEL TALUDES
IV.1.Deslizamientos7 IV.1.aDeslizamiento Traslacionales7
IV.1.bDeslizamientos Rotacionales 8 V.IDENTIFICACIN DEL TIPO DE
FALLA V.1.Tipos de ensayos10 V.1.aEnsayos de campo10 V.1.bEnsayos
de Laboratorio 12 VI.ESTABILIAD DE TALUDES VI.1.Anlisis de la
Estabilidad13 VI.2.Factores desestabilizadores y medidas de
proteccin 14 VII.CONCLUSIN 17 VIII.BIBLIOGRAFA18 Taludes Mecnica de
Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 3 I.INTRODUCCIN En el curso de
mecnica de suelos se contempla el estudio y comprensin de las
teoras,
sobreelcomportamientodelsubsueloytodoloreferenteafenmenosrelacionadoscon
empujedemasadesueloscomoeselcasodelostaludes.Esporelloquesedesarrollaeste
informe para entregar toda la informacin referente al tema. Los
taludes estn contemplados como accidentes geogrficos que podemos
encontrar en cualquier lugar, ya que son masa de tierra que posee
cambios de altura (desnivel). Pueden ser de origen natural o
antrpico, clasificndose en varios tipos.
Estetrabajoenfatizaenelanlisisyestudiodelostaludesdetierraenfocadoentodos
sus aspectos, principalmente, en la vulnerabilidad frente
alainestabilidad debido a diferentes
factoresquesepresentanencadatipodetaludyenlasdiferentessolucionesquesepuedendesarrollar
para ello. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina
4 II.OBJETIVOS II.1. General Adquirir todos los conocimientos
referentes ataludes. II.2. Especficos Definir que es un talud y
todas las partes que lo conforman. Definir los diferentes tipos de
taludes que tienen importancia para la mecnica de suelos. Estudiar
los ensayos quepermiten clasificar los tipos de fallas que
caracterizan a los diferentestaludes. Dar a conocer los factores ms
relevantes que aumentan el nivel de inestabilidad de un talud.
Estudiar las soluciones que existentes a partir del tipo de factor
que afecta al talud. Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del
Bo BoPgina 5 III.DESCRIPCIN DE TALUDES Un talud es una masa de
tierra que no es plana sino que posee pendiente o cambios de
alturasignificativos(ver figuraIII.1).
Engeneral,sepuededefinirdependiendodesuorigende
formacin;comoladeracuandosuconformacintuvocomoorigenunprocesonaturaly,corte
cuando se conform artificialmente y de terraplenes.
Otradefinicinvlidaparataludespendientedeunmuro,laqueesmsgruesaenel
fondoqueenlapartesuperiordeste,demodoqueasresistalapresindelatierratrasl,
acumulados por la erosin al pie de un acantilado o de una vertiente
abrupta. III.1 Partes de un talud. El taludest constituido por una
serie de partes (ver figura III.2), las cuales son: III.1.a.Cuerpo:
Lamasa de tierra que constituye, el talud. En su interior es
posible encontrar la
presenciademsdeuntipodesuelo,discontinuidades,aguaconnivelfretico,entre
otras. III.1.b.Escarpe principal: Corresponde a una superficie muy
inclinada a lo largo de la periferia del rea en movimiento, causado
por el desplazamiento del material fuera del terreno original. La
continuacin de la superficie del escarpe dentro del material forma
la superficie de falla.
III.1.c.Escarpesecundario:Unasuperficiemuyinclinadaproducidapordesplazamientos
diferenciales dentro de la masa que se mueve. Figura III.1 Taludes
Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 6 III.1.d. Cabeza:
Las partes superiores del material que se mueve a lo largo del
contacto entre el material perturbado y el escarpe principal.
III.1.e. Cima: El punto ms alto del contacto entre el material
perturbado y el escarpe principal. III.1.f. Corona: El material que
se encuentra en el sitio, prcticamente inalterado y adyacente a la
parte ms alta del escarpe principal. III.1.g. Superficie de falla:
Corresponde al rea debajo del movimiento que delimita el volumen de
material desplazado. El volumen de suelo debajo de la superficie de
falla no se mueve.
III.1.h.Piedelasuperficiedefalla:Lalneadeinterceptacin(algunasvecestapada)entrela
parte inferior de la superficie de rotura y la superficie original
del terreno. III.1.i. Base: El rea cubierta por el material
perturbado abajo del pie de la superficie de falla. III.1.j. Punta:
El punto de la base que se encuentra a ms distancia de la cima.
Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 7
IV.INESTABILIDAD DE TALUDES DE SUELO La inestabilidad de taludes se
traduce en una serie de movimientos, clasificados en base a
distintos criterios. En general, la mayora de los taludes tienden a
degradarse a una forma ms estable, y bajo ese punto de vista, la
inestabilidad equivale a la tendencia a moverse.Los tipos de
movimientosqueseoriginanconmayorfrecuencia,deacuerdoconlosmecanismosquese
producen en diferentes materiales, son las masas de suelo. A los
movimientos relacionados con las masas de suelo se denominan
deslizamientos. IV.1. Deslizamientos
Losdeslizamientosseproducenalsuperarselaresistenciaalcortedelmaterialporlos
esfuerzos de corte, y tienen lugar a lo largo de una o varias
superficies o a travs de una franja relativamente estrecha del
material. Generalmente, las superficies de deslizamiento son
visibles o pueden deducirse razonablemente.
Lavelocidadconquesedesarrollanestosmovimientosesvariable,dependiendodela
clasedematerialinvolucrado.Elmovimientopuedeserprogresivo,producindoseinicialmente
unaroturalocal,quesuelenocoincidirconlasuperficiederoturageneral,causadaporuna
propagacinde laprimera.La
masadesplazadapuededeslizaraunadistanciavariablesdela
superficieoriginalderotura,peroquedndoseenelterrenonaturalymarcandosteuna
superficie de separacin bien definida.
IV.1.a.DeslizamientoTraslacionales:Enestetipodedeslizamientoslamasadeterrenose
desplazahaciaafuerayabajo,alolargodeunasuperficiemsomenosplanao
suavementeondulada,conpequeosmovimientosderotacin.Comnmenteel
movimientodelamasadeslizadahacequestaquedesobrelasuperficieoriginaldel
terreno, como se puede apreciar en la figura IV.1. Figura IV.1.
Deslizamiento traslacional Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad
del Bo BoPgina 8
Losdeslizamientostraslacionalesestncontroladospordiscontinuidadesinfluyendola
variacin de la resistencia al corte entre .estratos de diferente
naturaleza, diferente grado
demeteorizacin,distintostiposrentegradodemeteorizacin,distintostiposderelleno
en discontinuidades, etc. El progreso de estos deslizamientos
tiende a ser indefinido, siempre que la inclinacin de
lasuperficiededeslizamientosealosuficientementegrande,ylaresistenciaalcorte
inferior a las fuerzas desestabilizadoras.
IV.1.b.Deslizamientosrotacionales:Tienenlugaralolargodeunasuperficiede
deslizamiento interna, de forma aproximadamente circular y cncava.
Elmovimientotieneunanaturalezamsomenosrotacional,alrededordeuneje
dispuesto paralelamente al talud. La velocidad de estos movimientos
vara de lenta a moderada, teniendo gran influencia la
inclinacindelasuperficiederoturaenelpiedeldeslizamiento.Sielperfildela
superficiedeslizadaseinclinahaciaelmonte,semejoraelequilibrioenlamasa
inestable,decreciendoelmomentoinductor.ypudindosellegaradetenerel
deslizamiento. Al poseer un deslizamiento de superficie circular da
origen a tres tipos diferentes de fallaa partir de la parte del
talud donde se produce la rotura, los cuales son:
IV.1.b.i.FalladeBaseoProfunda:Seproduceenarcillasblandas.Lapartesuperior
del talud desciende (ver figura IV.1.b.i), mientras que el terreno
a nivel situado posterior al pie del talud se levanta. III.1.b.ii.
Falla de Pie de Talud: Se produce entaludes de granpendientey en
suelos que tienen un ngulo de friccin interna apreciable. La parte
superior del talud Figura IV.1.b.i. Falla de Base o Profunda
Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 9
desciende, mientras que el terreno situado cerca del pie del talud
se desplaza hacia afueracomo se aprecia en la figura IV.1.b.ii.
IV.1.b.iii.FalladeTalud:Esuncasoespecialdelafalladepiedetaludenelquela
presencia de un estrato duro limita la extensin de la superficie de
falla, tal cual se aprecia en la figura IV.1.b.iii. Figura
IV.1.b.iii.Falla de Talud Figura IV.1.b.ii.Falla de Pie de Talud
Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 10
V.IDENTIFICACIN DEL TIPO DE FALLA Las fallas se presentan en
diferentes tipos de suelos por lo que no es tan fcil identificarla
de manerainmediata, por lo que es necesario desarrollar una serie
de ensayos que ayudarn a discernirla falla a la cual estamos
presentes.La obtencin de informacin necesariaconsta las siguientes
fases: En la primera fase se debe recopilar la informacin
disponible (oral y escrita) acerca del
sitiodeestudio,desderelatosdeeventospasadosporpartedeloslugareos,hasta
estudios geolgicos y geotcnicos previos, incluidos los planos
topogrficos, pluviosidad y sismicidad de la zona. La segunda fase
es el trabajo de campo en el cual se ejecutan ensayos en el sitio y
se obtienen muestras de suelo.
Latercerafaseconsisteeneltrabajodelaboratorioparadeterminarlaspropiedadesy
caractersticasdelmaterialmedianteensayosdecaracterizacinyresistencia,paraposteriormente
identificarel tipo de falla. V.1.Tipos de ensayos V.1.a. Ensayos de
campo: En el campo se busca obtener la mayor cantidad de informacin
posible. Para lograr este objetivo es necesario realizar los
ensayos que mejor se relacionen
coneltipodesuelopresentes,yaqueapartirdeellosymediantecorrelaciones
desarrolladas a lo largo del tiempo se pueden inferir ciertas
propiedades de los materiales en estudio. Algunos de los ensayos
para la caracterizacin de suelos son:
V.1.a.i.Calicatas:Sonexcavacionesquepermiteobservarcondetallelaestratificacin
del suelo yel acceso directo para tomar muestras o incluso poder
realizar ensayos in situ (ver imagenV.1.a.i). Sin embargo este
ensayo no se puede realizar a gran profundidad (5
metrosmximos),loquehacequenoseafactiblesuejecucinenalgunostaludes,ya
que poseen una falla superior a los 5 metros de profundidad o al
ser tan inclinado el talud
tieneunmayorniveldeinestabilidad,almontarelequiponecesariohacequeeste
aumente las fuerzas desestabilizadoras, provocando deslizamiento.
Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 11
V.1.a.i.Sondajes: son agujeros de pequeo dimetro que permiten
registrar la resistencia o compactacindel tipo de suelo a analizar.
Existen diferentes tcnicas de perforaciones, pero en el caso de
taludes los ms utilizadas son:
Pruebadepenetracinestndar-SPT(ASTM-1586):Esteensayoconsisteen
hundir una serie de barrasde acero terminadas en un cilindro hueco
muestreado
(cucharanormal)dentrodelsuelomediantegolpesrepetidosdeunamasa(63,5
Kg) cayendo a 76 (cm) de altura, como se pareca en la imagen
V.1.a.i.SPT. En este ensayo se cuantifican los nmeros de golpes que
son necesarios para hundir
30(cm)delmuestreado,estevalornumricodegolpessecorrelacionan
empricamentecon la resistenciadel suelo, lograndoasdeterminar
lasuperficiede falla del talud. Imagen V.1.a.i.Ensayo de calicata
Imagen V.1.a.i.SPT.Ensayo de penetracin estndar Taludes Mecnica de
Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 12 Prueba de penetracin de
cono - CPT (ASTM D-3441): Este ensayo permite medir la resistencia
a la penetracinde un cono en el subsuelo, tanto de la parte
inferior del cono como en las paredes de una extensin cilndrica
(imagen V.1.a.i.CPT). V.1.b. Ensayo de laboratorio: En el
laboratorio se busca identificar el tipo de material con el que se
est tratando y establecer los parmetros del suelo (resistencia)
requeridos para los anlisis posteriores.
V.1.b.i.Ensayosdeclasificacin:Loprimeroquesedeberealizarenellaboratorioes
identificar visualmente las muestrasde suelo de los sondajesy
calicatas para prever el
tipoynmerodeensayosposteriores.Acontinuacinseidentificanlosensayosms
frecuentes para clasificar suelos:
Granulometraportamizado:paradeterminarlaproporcindeltamaodelas
partculas que componen dicha muestra.
LmitesdeAtterberg:sedefinenarbitrariamenteydeterminanelcontenidode
humedad del suelo en diferentes estados. Peso unitario: para medir
el peso del suelo en un determinado volumen.
Gravedadespecfica:paramedirladensidaddelaspartculasquecomponenel
suelo.
V.1.b.ii.Ensayoderesistencia:Estosensayostienenporfinalidadestimarlaresistencia
del suelo, sea de un suelo drenadoo no drenado previamente, un
claro ejemplo de ello es el ensayo triaxial. Imagen
V.1.a.i.CPT.Prueba de penetracin de cono Taludes Mecnica de Suelos
I, Universidad del Bo BoPgina 13 VI.ESTABILIDAD DE LOS TALUDES VI.1
Anlisis de la estabilidad
Losmtodosdeequilibriolmitesonlosencargadosdeanalizarlasmasasquepodran
ser inestables y consisten en la comparacin de las fuerzas que
apoyan al movimiento y las que se resisten a este a lo largo de una
superficie de rotura.
Lasfuerzasqueresistenalmovimientosonlacohesinylafriccindelmaterial,ylas
fuerzas que apoyan losmovimientos del talud sedenominan factores de
desestabilizacin. Los anlisis que proporcionan el valor de estas
fuerzas se denomina factor de seguridad (Ecuacin VI.1) Se determina
la estabilidad por el factor de seguridad mediante los siguientes
criterios: Si F.S. 1.07, El talud casi siempre falla. Si 1,07 <
F.S. 1.25, El talud a veces falla. Si F.S. > 1.25, El talud casi
nunca falla. VI.1. Factores desestabilizadores y medidas de
estabilizacin
Lainestabilidaddeuntaludylaconsecuenteformacindedeslizamientos,puedeestar
originada por numerososy distintos factores, o por la combinacin de
estas.Cabe destacar que
existencuatrofactoresqueposeenmayorimportancia(geomtricos,hidrogeolgicos,cargasy
erosin).
Alestudiarlamedidadeestabilizacindeltalud,debemostenerencuentaquecada
mtodo depende directamente del factos que afecta al talud, tal cual
como se indica en la tabla V.1. F. S =Fuerzax
extah|||zaduraxFuerzax dexextah|||zadurax Ecuacin VI.1 Taludes
Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 14 FACTORESMEDIDAS
DE ESTABILIZACIN HODROGEOLGICAS La presencia de agua en un talud
reduce su estabilidadaldisminuirlaresistenciadel terreno y aumenta
su inestabilidad. Estefactorocasionalossiguientesefectos ms
importantes en el talud: Aumento de tensin entre grietas del
sueloqueincrementalas posibilidadesdedeslizamiento (reblandamiento
del terreno). Aumento de Saturacin Erosinproducidaporelflujode
agua,yaseasuperficialo internamente.Cambiosencomposicin
mineralgicadelmaterial componente del suelo.
AumentodenivelHidrostticoque genera un empuje.
Cabedestacarqueelaguainfluyede maneradistasegnelorigenquetenga
(ros, lluvia y aguas subterrneas). DRENAJE
Sufinalidadeseliminarodisminuirelagua
presenteeneltaluddisminuyendolas presiones intersticiales. El
drenaje puede ser: Drenaje Superficial: Evita que las aguas
deescorrentaseinfiltreneneltalud.Las aguas se canalizan y evacuan
mediante zanjas ocunetasdedrenajequesesuelesituaren la
cabeceraoloslateralesdeltalud.Tambinse encuentran la canalizacin o
desvo de arroyos o canales. DrenajeProfundo:Disminuyeennivel
fretico evacuando el agua del interior de talud.
Estosepuedehacermediantelosdrenajes horizontales (dirigido a las
cunetas) y verticales (pozos). EROSIN La erosin es la degradacin y
el transporte dematerialdelsuelo,pormediodeun agente dinmico (agua
lluvia y viento). Elvientoremuevelaspartculas
superficialesdelplanoinclinadodeltalud
generandoconeltiempopuntosdbiles desdeloscualesesposiblegeneraruna
falla.Elagualluviaporsuparte,esun agentequeerosionademanerams
invasiva debido a la fuerza que puede llegar a caer y el
escurrimiento que provoca. ACCIN BIOLGICA
Suobjetivoatenuarladegradacinsuperficial.
Seconsideraaccinbiolgicaacualquiertipo
derecubrimientovegetal.Senecesitanciertas
consideracionesdefactoresparaquesu
resultadoseaptimo,comolacalidaddel
suelo,lasituacingeogrfica,elclima,las precipitaciones, etc. OTROS
TIPOS Mallas metlicas Materiales geotextiles Taludes Mecnica de
Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 15 SOBRECARGAS
Modificanlascondicionesincialesde fuerzas. Estas pueden ser:
Sobrecargasestticas:Cualquiercarga
adicionalqueseencuentreenlacabecera deltalud(ej.Pesodeestructurasah
construidos,rellenos,pasodevehculos, etc).
Sobrecargadinmica:Movimientos naturales(ssmicosyvulcanismo)o
inducidos(trabajoscercanosaltaludque
generenunafrecuenciaconsiderable)yla
vibracinproducidapordesprendimientos cercanos del talud. MUROS DE
CONTENCIN Todaaquellaestructuraqueserealicealos
piesdeltaludconelobjetivode incrementarla
fuerzaresistentedeformaactiva(pesopropio,
inclusindetirante,entreotros),y considerndoloenformapasiva,oponeel
movimiento de la masa de suelo. Estos pueden ser: Muros de gravedad
Muros anclados Muros pantallas Eliminar el peso en la cabecera del
talud. GEOMETRA Lageometradeltaludestdirectamente
relacionadaconlaalturayelngulode inclinacin que ese posee, el cual
depende de la naturaleza del suelo.
Cabedestacarquelostaludesdeorigen natural poseen una mayor
irregularidad en su superficie tendiendo ms al colapso.MODIFICACIN
DE LA GEOMETRA Mediante la modificacin de la geometra que presenta
el talud se busca distribuir de mejor manera las fuerzas provocadas
por el peso del suelo, obtenindose una nueva configuracin de mayor
estabilidad. Las acciones ms frecuentes son : Disminuir el ngulo
con respecto a la Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo
BoPgina 16 horizontal del talud (a menor ngulo mayor estabilidad).
Aumentar el peso en el pie del talud (muros, escolleras, gaviones
escalonamiento). Escalonar el talud atreves de construccin de
bermas y bancos. Tabla V.1 Taludes Mecnica de Suelos I, Universidad
del Bo BoPgina 17 VII.CONCLUSIN Los taludes son estructuras que
poseen mltiples partes las cuales determinan o, ms bien dicho,
dejan en claro el vestigio de su comportamiento.
Cadatipodetaludposeediferentecomportamiento,porlotanto,sedebeconsiderary
estudiar para cada uno diferentes mtodos de estabilizacin.
Lostaludessonestructurasqueposeenungranniveldeinestabilidad,porlocual,se
debe estar monitoreando constantemente, ya que se debe considerar
que el comportamiento de este bajo ciertos factores tendr distintos
resultados.
Enelmomentoquesedeseeestudiaruntaludsedebetenermuypresenteeltipode
ensayosqueserequierarealizar,porquenotodoslosensayossonaplicablesparatodoslos
taludes. Unclaroejemplodeestoson losensayosdecalicatas,
loscualesnosonaplicables a todo los taludes debido ala poca
profundidad que posee.
Notodaslasmedidasdeestabilizacinparaunciertofactorsonaplicablesatodoslos
tiposdetaludes.Porejemplo,sitenemosuntaludconunafallaprofundaqueseencuentra
afectado por una sobre carga, no se podr instalar un muro de
gravedad, pero s en el caso que tengamos una falla de pie. Taludes
Mecnica de Suelos I, Universidad del Bo BoPgina 18 VIII.BIBLIOGRAFA
Unidad 3, Estabilidad de Taludes, Suelos II, Profesor Ricardo
Riveros. Manual de Taludes, Instituto Geolgico y Minero de Espaa.
Geotecnia de Taludes, libro facilitado por el profesor gua. Estudio
de Caso: Vulnerabilidad de los Sistemas de Agua Potable Frente a
DeslizamientosMaterial de apoyo de profesor Hctor Venegas.