"ANO DE LA INTEGRACION NACIONAL Y EL RECONOCIMIENTO DE NUESTRA
DIVERSIDAD"UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULTADDE INGENIERiA CIVIL
CURSO rnecanlca de suelos I DOCENTE lng. Antonio Timana fiestasTEMA
Estabilidad de TaludesALUMNOS lman Martinez Ramon lpanaque Silva
Jim Javier Garda Jimenez junior Quiroga Reategui Carlos Santin
facundo Nilton Calle Dominguez DeyberMAYO 2012OBJETIVOSConocer los
diferentes terrninos geotecnlcos relacionados con la estabilidad de
taludesReconocimiento y analisis de las causasy factores que
ocasionan la inestabilidad enlos suelosy taludes.Estudiar los
diferentes tipos de fallas de taludes y las formas en que se
manifiestan. Determinar el tipo de muestreo dependiendo del tipo de
suelo; para conocer la calidad del mismo (perfil
estratigrMico).Determinar las soluciones para la estabilizaci6n de
taludes con problemas de falia. Estudiar la influencia del nivel
freatico como agente inestabilizador de taludes.INTRODUCCIONEI
objetivo principal de un estudio de estabilidad de taludes 0
laderas es el de establecer medidas de prevenci6n y control para
reducir los niveles de amenaza y riesgo. Generalmente, los
beneficios mas importantes desde el punto de vista de reducci6n de
amenazasy riesgoses la prevenci6n.Schuster y Kockelman (1996)
proponen una serie de principios generales y metodologias para la
reducci6n de amenazasde deslizamiento utilizando sistemas de
prevenci6n, los cuales requieren de politicas del Estadoy de
colaboraci6n y conciencia de las comunidades. Sin embargo, la
eliminaci6n total de los problemas no es posible mediante metodos
preventivos en todos los casos y se requiere establecer medidas de
control para la estabilizaci6n de taludes susceptibles a sufrir
deslizamientos 0 deslizamientos activos. La estabilizaci6n de
deslizamientos activos 0 potencialmente inestables es un trabajo
relativamente complejo, el cual requiere de metodologlas de disefio
y construcci6n. Este trabajo trata sobre los diversos metodos para
estabilizar un talud sin entrar en tanto detalle en cada uno de
ellos, pero sin perder objetividad. Esperoque este trabajo sirva de
gula para un analisis mas profundo de cada uno de los diversos
rnetodos para estabilizar un talud.ESTABILIDAD DE TAlUDESDEFINICION
DE TAlUDESSe 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 baslcc que la geologia aplicada
desempeiia en la forrnulacion de cualquier criterio
aceptable.Dimensiones: En Ingenieria Civil los taludes alcanzan
alturas maxirnas de40 a 50m. En la mineria pueden superar varios
centenares de metros. las pendientes pueden medirse de tres form
as:...._,
En Grados: 302, 452, 602...,_ En Porcentaje: 57%, 100%,
175%...._,
En relacion de distancias: 1.75H:1V,lH:1 V,0.57H:1 VDEFINICI6N
DE ESTABILIDADSe entiende por estabilidad ala seguridad de una masa
de tierra contra la falla 0 movimiento. Como primera medida es
necesario definir criterios de estabilidad de taludes,
entendiendcse por tales algo tan simple como el poder decir en un
instante dado cual sera la inclinacion apropiada en un corte 0 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 razcn de estudio.DESLIZAMIENTOSSe denomina
deslizamiento a la rotura y al desplazamiento del suelo situ ado
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 0
rapida, cono 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.FACTORESQUE INTERBIENEN EN LA INESTABILIDAD DE
TALUDESEfecto de la resistencia del sueloEI suelo tiene dos
comportamientos basicos ante la apllcaclon del esfuerzo cortante.
Uno, a traves de la friccion intergranular de las partlculas que 10
conforman y la otra por medio de fuerzas que unen a las particulas
entre sl. La primera se llama tam bien condicion drenada 0 a largo
plazo y la segunda, condicion no drenada 0 a corto
plazo.PluviosidadLa pluviosidad tiene un efecto primordial en la
estabilidad de taludes ya que influencia la forma, incidencia y
magnitud de los deslizamientos. En los suelos residuales,
generalmente saturados, el efecto acumulativo puede lIegar a
saturar el terreno y activar un deslizamiento.Con respecto a la
pluviosidad hay tres aspectos importantes:a) EI ciclo cllmatico en
un periodo de afios, por ejemplo, alta precipitacion anual versus
baja precipltaclon anual;b) La acurnulacion de pluviosidad en un
ana determinado en relacion con la acumulacionnormal;c) Intensidad
de una tormenta especifica.ErosionLa erosion puede ser causada por
agentes naturales y humanos. Entre los agentes naturales se pueden
incluir el agua de escorrentla, en aguas subterraneas, olas,
corrientes y viento. La erosion por agentes humanos incluye
cualquier actividad que permita un incremento de la velocidad del
agua, especialmente en taludes sin proteccion, como la tala de
arboles u otro tipo de vegetacion que ayuda a fijar el suelo y
mejorar la estabilidad del talud.La erosion puede causar la perdida
de fundacion de estructuras, pavimentos, rellenos y otrasobras de
ingenieria. En terrenos rnontafiosos, incrementa la incidencia de
taludes inestables y puede resultar en la perdida de vias u otras
estructuras.tlcuefacclen debido a acciones sismicasLa mayoria de
las fallas de los taludes durante sismos se debe al fenorneno de
licuefacci6n en suelos no cohesivos, sin embargo tam bien se han
observado fallas en suelos cohesivos durante algunos eventos
sismicos de gran magnitud.La licuefacci6n es un fen6meno que
consiste en una caida brusca de resistencia al corte de un suelo
granular en condiciones no drenadas ,Ia cual puede ser activada por
la repetida aplicaci6n de pequefios incrementos 0 decrementos de
esfuerzos de corte incluidos por vibraciones del terreno
asociadascon terremotos 0 explosiones.Losfen6menos de licuefacci6n
se han observado generalmente en dep6sitos aluviales recientes
compuestos por granulares, como los que se encuentran tipicamente
en los deltas 0 zonasde inundaclon de rios y lagos.Los parametres
mas relevantes en la evaluaci6n del potencial de Iicuefacci6n
son:1. la granulometria (tamaiio, gradacion y forma de granos);2.
la densidad relativa del deposito.Estas caracteristicas son
determinadas por el metoda de deposicicn, la edad geol6gica y la
historia de esfuerzos del dep6sito.CLASIFICACIONDELTlPO
DEFALLASDETALUDESEsta clasificaclon se basa en el reconocimiento de
los factores geol6gicos que condicionan la falla. Los
deslizamientos de taludes ocurren de muchas maneras y aun persiste
cierto grado de incertidumbre en su predictibilidad, rapidez de
ocurrencia y area afectada. Sin embargo, existen ciertos patrones
que te ayudan a identificar y reconocer areas potenciales de falla,
10 cual permite el tratamiento del talud para eliminar 0 reducir a
un mlnimo el riesgo de falla.En el cuadro 1 se presenta una
clasificaci6n de fallas de taludes adaptada a Hunt (1984).
CUADRO01CLASIFICACIONDEFALLASTIPODEFALLA FORMA
DEFINICIONDesprendimientos Caldalibre Desprendimiento repentino de
uno omas bloques de suelo 0 roca que descienden en caida
libre.Volcadura
Caida de un bloque de roca con respecto a un pivote ubicado
debajo de su centro de gravedad.Derrumbes Planar Movimiento lento 0
rapido de un bloque de suelo 0 roca a 10 largo de una superficie de
area plana.Rotacional Movimiento relativamente lento de una masa de
suelo, roca 0 combinaci6n de los dos a 10 largo de una superficie
curva de fallabien definida.Desparramamiento lateral
Movimiento de diferentes bloques de sueloDeslizamientos de con
desplazamientosdistintos. escombrosMezcla de suelo y pedazosde roca
moviendose a 10 largo de una superficie de roca planar.Avalanchas
De roca 0 escombros Movimiento rapido de una masa incoherente de
escombros de roca 0 suelo- roca donde no se distingue la estructura
original del material.Flujo De escombros Suelo0 suelo-roca
movlendose como un flujo viscoso, desplazandoseusualmente hasta
distancias mucho mayores de la falla. Usualmente originado por
excesode presi6ns de pores.Repteo Movimiento lento e imperceptible
talud debajo de una masa de suelo 0 suelo-rocaDESPRENDIMIENTOS.Son
fallas repentinas de taludes verticales 0 casi verticales que
producen el desprendimiento de un bloque 0 multiples bloques que
descienden en calda libre. La volcadura de los bloques generalmente
desencadenaun desprendimiento.En suelos, los desprendimientos son
causados por socavaci6n de taludes debido a la acci6n del hombre 0
erosi6n de quebradas. En macizos rocosos son causados por
socavaci6n debido a la erosi6n. En algunos casoslos
desprendimientos son el resultado de meteorizaci6n diferencial.Los
desprendimientos 0 caldas son relevantes desde el punto de vista de
la ingenierla porque la caida de uno 0 varios bloques puede
ocasionar dafios a estructuras 0 a otros taludes que se encuentran
en la parte inferior y podria originar una destrucci6n masiva.Los
desprendimientos se producen comunmente en taludes verticales 0
casi verticales en suelos debiles 0 moderadamente fuertes y masivos
rocosos fracturados. Generalmente, antes de la falla ocurre un
desplazamiento, el cual puede ser identificado por la presencia de
grietas de tensi6n.FIGURA 01: DESPRENDIMIENTOSDE BlOQUEFIGURA 02:
VOlCADURA DE BlOQUESDERRUMBESLos derrumbes se encuentran asociadosa
fallas de suelos y rocas, y de acuerdo con la forma de la
superficie de falla se subdividen en planares y rotacionales
.Derrumbes planaresLos derrumbes planares consisten en el
movimiento de un bloque (0 bloques) de suelo 0 roca a 10 largo de
una superficie de falla plana bien definida. Estos derrumbes pueden
ocurrir lenta 0 rapidarnente.Los deslizamientos planares en macizos
rocosos consisten en el deslizamiento como una unidad 0 unidades
(bloque) talud aba]o, a 10 largo de una 0 mas superficies planas
(fig. 03). Tarnbien se puede generar una falla de cufia a 10 largo
de la intersecci6n de dos pianos, consistente de uno 0 varios
bloques de pequefio a gran tarnafio (fig. 04).Los deslizamientos en
bloque pueden ser destructivos especialmente en regiones
montafiosasdonde los deslizamientos masivos de roca resultan
desastrososy en muchos casosno pueden ser prevenidos.FIGURA 03:
DESLIZAMIENTO PLANAR EN MACIZO ROCOSOFIGURA 04: DESLIZAMIENTO EN
FORMA DE CUIiiALos deslizamientos planares pueden ocurrir
en:./Rocas sedimentarias que tengan un buzamiento similar 0 menor a
la inclinaci6n de la cara del talud ../ Discontinuidades, tales
como fallas, foliaciones 0 diaclasas que forman largos y continuos
pianosde debilidad que interceptan la superficie del talud
../Intersecci6n de diaclasas 0 discontinuidades que dan como
resultado la falla de un bloque en forma de cufia,En general
durante los periodos iniciales de falla se generan grietas de
tracci6n con un pequefic desplazamiento, luego se pueden observar
escarpes frescos que dejan los bloques con posterioridad al
movimiento. En algunos casos este movimiento deja sin vegetaci6n a
la zona deslizada y los escombros quedan expuestos al pie del
talud.Derrumbes rotacionalesLos derrumbes rotacionales tienden al
ocurrir lentamente en forma de cuchara y el material comienza a
fallar por rotaci6n alrededor de la superficie cilindrica; aparecen
grietas en la cresta del area inestable y abombamiento del pie de
la masa deslizante (fig. OS). AI finalizar la masa se des plaza
sustancialmente y deja un escarpe en la cresta.FIGURA 05: DERRUMBE
ROTACIONALLa principal causade este tipo de falla es el incremento
de la inciinaci6n del talud, meteorizaci6n y fuerzas de filtraci6n;
sus consecuenciasno sin catastr6ficas, a pesar de que el movimiento
puede causar severos daiios a estructuras que se encuentran en la
masa deslizante 0 sus alrededores. Cuando se presenta algunossignos
tempranos de falla los taludes pueden ser estabilizados.En las
etapas tempranas del deslizamiento se forman grietas de tensi6n,
luego de la falla parcial se genera una serie de pequeiios
hundimientos y escarpes, y al momenta de la falla total se puede
apreciar varios escarpes en la superficie ademas de grietas de
tensi6n concentricas y profundas, asl como una gran masa de
material incoherente al pie del taJud.Desparramamiento lateral y
falla progresiva.Los desprendimientos laterales son una forma de
falla planar que ocurre en suelos y rocas. La masa se deforma a
10largo de una superficie plana que representa una zona debil (fig.
06). Los bloques se separan progresivamente por tensi6n y
retrogreden.FIGURA 06: DESPARRAMIENTO LATERALEste tipo de falla es
comun en valles de rlos y se asocia tam bien con arcillas firmes y
duras fisuradas, lutitas y estratos con buzamiento horizontal y una
zona continua de debilidad. Tamblen se presenta en coluvios con
pendientes suavesque se encuentran sobre suelos residuales 0 rocas.
Los desplazamientos laterales pueden activarse repentinamente por
eventos slsmicos. Sin embargo, bajo accionesgravitatorias se
generan grietas de tensi6n. Durante la falla progresiva, las
grietas de tensi6n se abren y los escarpesforman grandes
bloques.Deslizamientos de escombrosEn los deslizamientos de
escombros, una masa de suelo 0 mezcia de suelo y fragmentos de roca
se mueven como una unidad a 10 largo de superficies planas con alta
inciinaci6n. Estosdeslizamientos ocurren de manera progresiva y
pueden convertirse en avalanchas 0 flujos. Las principales causasde
deslizamientos de escombros son el incremento de las fuerzas de las
fuerzas de filtraci6n y la inclinaci6n del talud. La ocurrencia de
este tipo de deslizamiento es cornun en suelos residuales y
dep6sitos coluviales que reposan sobre una superficie de
roca.AvalanehasLas avalanchasson el movimiento rapldo de eseombros,
de suelo 0 roca y puede 0 no comenzar con la ruptura a 10largo de
una superlicie de falla. Toda la vegetaci6n, el suelo y la roea
suelta pueden ser arrastrados.Las principales causas de avalanchas
son las altas fuerzas de filtraci6n, alta pluviosidad,derretimiento
de nieve, sismos 0 deslizamiento gradual de los estratos de roca.
Las avalanchas ocurren de manera busca sin previo aviso y
generalmente son impredecibles. Los efectos pueden ser desastrososy
pueden sepultar extensasareas al pie del talud.Lasavalanchasson
caracteristicas de zonas montaiiosas con pendientes muy inclinadas
en suelosresiduales donde la topografla causa concentraci6n de la
escorrentla. Tarnbien se puede presentar en zonasde roea muy
fracturada.Flujos de eseombrosEste tipo de falla es similar a las
avalanchas,excepto que la eantidad de agua es mayor y por ello la
masa fluye como lodo. La principal causa es el aporte de grandes
lIuvias y material suelto en la superficie.RepteoEI repteo consiste
en un lento en imperceptible movimiento 0 deformaci6n del material
de un talud frente a bajos niveles de esfuerzos que generalmente
afectan a las porciones mas superficiales del talud, aunque tambien
puede afectar a porciones profundas cuando existe un estrato poco
resistente. EI repteo es el resultado de la acci6n de fuerzas de
filtraci6n 0 gravitacionales y es un indicador de condiciones
favorables para el deslizamiento.EI repteo es earacterfstico en
materiales cohesivosy rocas blandas como lutitas y sales, en
taludes moderadamente empinados.Los rasgos caracteristicos de
repteo son la presencia de crestas paralelas y transversales a la
maxima pendiente del talud y postes de cerca inclinados.ANAlISIS EN
LA ESTABllIDAD DE TALUDES CON DESlIZAMIENTO PLANARFACTOR DE
SEGURIDADLa tarea del ingeniero encargado de analizar la
estabilidad de un talud es determinar el factor de seguridad. En
general, el factor de seguridad se define comoD6nde:FSs = factor de
seguridad con respecto a la resistenciaTf = resistencia cortante
promedio del sueloTd = esfuerzo cortante promedio desarrollado a 10
largo de la superficie potencial de falla.La resistencia cortante
de un suelo consta de dos componentes, la cohesi6n y la fricci6n, y
se expresa comorf= c + (7' tan ~D6nde:
c = cohesi6nIII = Angulo de fricci6n drenadaa' = esfuerzo normal
efectivo sobre la superficie potencial de falla. De manera similar
tenemosrd = Cd + o' tan dDonde Cd Y cd son, respectivamente, la
cohesi6n efectiva Y el angulo de fricci6n que sedesarrolla a
10largo de la superficie potencial de falla.Podemos ahora
introducir algunos otros aspectos del factor de seguridad, es
decir. EI factor de seguridad con respecto a la cohesi6n FScY el
factor de seguridad con respecto a la fricci6n FSIIIY se definen
como sigue:Ademas podemos decir:ESTABILIDADDETAlUDESINFINTOSSIN
INFllTRACION La resistencia al cortante del suelo se da por:Tj"" C
+ a' tan Evaluaremosel factor de seguridad contra una posible falla
del talud a 10 largo de un plano AS a una profundidad H por debajo
de la superficie del terreno. La falla del talud ocurre por el
movimiento del suelo arriba del plano AS de derecha a
izquierda.aH\\\\A 7'lV,RSe utilizan las siguientes formulas:FS = C
+ tan , 'YH COS2 (3 tan P tan fjPara suelos granulares, C = 0, y
el factor de seguridad, FSs, resulta igual a (tan01/(tan (Pl.Esto
indica que, en un talud infinito de arena, el valor de FSses
independiente de la altura H y que el talud es estable siempre que
P
