ESTABILIDAD DE TALUDES

TIPOS DE FALLAS MS COMUNES EN LOS TALUDES DE LAS VIAS

TERRESTRES.

a.- Fallas ligadas a la estabilidad de las laderas naturales.

a.1.- Deslizamiento superficial asociado a la falta de resistencia por baja presin de

confinamiento (Creep).

Proceso ms o menos continuo y por lo general lento de deslizamiento ladera abajo

que se presenta en la zona superficial de algunas laderas naturales. Se presentan

dos casos:

El estacional, que afecta solo a la corteza superficial de la ladera que sufre la

influencia de los cambios climticos en forma de expansiones y contracciones

trmicas o por humedecimiento o secado.

El masivo, que afecta a capas de tierra ms profundas, que solo se puede atribuir al

efecto gravitacional.

La velocidad del movimiento de la ladera es mxima en la superficie que al

interior lo que se refleja en una inclinacin de los rboles.

a.2.- Fallas asociadas a procesos de deformacin acumulativa, generalmente

relacionadas con perfiles geolgicos desfavorables.

Se da como consecuencia de procesos de deformacin acumulativa, por la

tenencia de grandes masas a moverse ladera abajo. La superficie de falla tpica

de un proceso de deformacin acumulativa es de forma casi plana, a ello puede

contribuir factores como los de la geologa de la zona.

La masa de tierra permanecer en su posicin, aunque bajo ella exista, ya

formada una superficie de deslizamiento. As puede pasar mucho tiempo, hasta

que un da el ingeniero haga un corte o construya un terrapln en esa ladera, con

lo que fcilmente romper un equilibrio precario y se echar encima un problema

que suele ser de graves consecuencias, al comenzar a moverse grandes masas

de tierra sin motivacin aparente.

a.3.- Flujo de materiales relativamente secos.

Se tienen los flujos de fragmentos de roca, desde los muy rpidos

(avalanchas) hasta los que ocurren lentamente; tambin los flujos en suelos

relativamente secos han ocurrido en loes, asociados muchas veces a

temblores. Caso tpico arenas secas.

a.4.- Flujos en materiales hmedos o flujo de lodos.

Cuando es muy elevado el contenido de agua de los materiales, por lo menos

en la zona de fluencia.

b.- Fallas relacionadas a la estabilidad de taludes artificiales.

b.1.- Falla rotacional.

En el interior del talud existe un estado de esfuerzos cortantes que vence en

forma mas o menos rpida la resistencia al esfuerzo cortante del suelo, se

produce la rotura con la formacin de una superficie de deslizamiento. Estos

movimientos son tpicos de los cortes y los terraplenes de una va terrestre.

Es tpica la formacin de grietas en la corona del talud. Las fallas rotacionales

circulares por lo comn ocurren en materiales arcillosos homogneos, pueden

ser de cuerpo de talud o de base; las primeras se desarrollan sin interesar al

terreno de cimentacin, en tanto que las segundas se desarrollan

parcialmente en l.

b.2.- Falla traslacional.

Se dan sobre superficies de fallas planas, asociadas a la presencia de estratos poco

resistentes localizadas a poca profundidad bajo el talud. Los estratos dbiles que

fomentan estas fallas son por lo comn de arcillas blandas o de arenas finas o de

limos no plsticos sueltos.

b.3.- Fallas con superficie compuesta o fallas mltiples.

En las primeras se combinan movimientos de rotacin y traslacin, en las segundas

las fallas se producen con varias superficies de deslizamiento, sean simultneas o en

rpida sucesin. En laderas naturales en las que se practica un corte son comunes

fallas sucesivas y regresivas.

c.- Derrumbes y cados.

Tpicas de las laderas naturales como de los cortes practicados en aquellas. No

puede hablarse de una superficie de deslizamiento, el desprendimiento suele estar

predeterminado por las discontinuidades y fisuras existentes.

d.- Otros tipos de fallas, no directamente asociados a la resistencia al esfuerzo

cortante de los suelos.

d.1.- Fallas por erosin, debido a los agentes erosivos sobre los materiales que

componen el talud (viento y agua). La falla se manifiesta en irregularidades,

socavones y canalizaciones en el plano del talud, originalmente regular.

d.2.- Fallas por tubificacin, comienza cuando hay arrastre de partculas de suelo en

el interior de la masa por efecto de las fuerzas erosivas generadas por el flujo de

agua. Un factor que contribuye a la tubificacin es la insuficiencia de compactacin

en la vecindad de muros o superficies rgidas, tales como ductos o alcantarillas.

d.3.- Fallas por agrietamiento, en sentido transversal, por asentamiento diferencial en

zonas de transicin y longitudinal por movimientos diferenciales de los hombros del

terrapln y su parte central, debido a zonas de agrietamiento por evaporacin de

agua.

Fallas por erosin y tubificacin.

Fallas por agrietamiento, en sentido transversal y longitudinal

e.- Fallas por licuacin.

Se dan para terraplenes construidos por suelos granulares de naturaleza

fina, de estructura suelta, saturada y consisten en la prdida rpida de

resistencia al esfuerzo cortante.

PROCESOS CONSTRUCTIVOS QUE MAS COMNMENTE CAUSAN

PROBLEMAS A LA ESTABILIDAD DE TALUDES.

Modificacin de las condiciones naturales de flujo interno de agua al colocar

rellenos o hacer zanjas o excavaciones.

Sobrecarga de estratos dbiles por relleno, a veces de desperdicios.

Sobrecarga de terrenos con planos de estratificacin desfavorable por relleno.

Remocin, por corte, de algn estrato delgado de material permeable que

funciona como un manto natural drenante de estratos de arcilla suave.

Aumento de presiones de filtracin u orientacin desfavorable de fuerzas de

filtracin al producir cambios en la direccin del flujo interno del agua, por

haber practicado cortes o construido rellenos.

Exposicin al aire y al agua, por corte, de arcillas duras fisuradas.

Remocin de capas superficiales de suelo por corte, lo que puede causar el

deslizamiento de capas del mismo estrato ladera arriba, sobre mantos

subyacentes de suelo mas duro o roca.

Incremento de cargas hidrostticas o niveles piezomtricos bajo la superficie

de un corte al cubrir la cama del mismo con una capa impermeable.

MTODOS MECNICOS PARA CORREGIR FALLAS EN LADERAS Y

TALUDES.

Los mtodos correctivos siguen una de las siguientes lneas de accin.

Evitar la zona de falla, ligado a cambios en el alineamiento (horizontal o

vertical), remocin de materiales inestables, construccin de estructuras

apoyadas en suelo firme.

Reducir las fuerzas motoras, remocin de material en la parte apropiada de

la falla y subdrenaje.

Aumentar las fuerzas resistentes, con subdrenaje, que aumenta la

resistencia al esfuerzo cortante del suelo, eliminacin de estratos dbiles,

construccin de estructuras de retencin.

a.- Mtodos de elusin.

Evitar la zona inestable, con un ligero cambio de alineamiento que haga posible

eludir su peor parte, aplicable a formaciones inclinadas de suelo o roca con

echado desfavorable a la va. En zonas de deslizamiento potencial o en las que

ya ocurri el deslizamiento, construir un viaducto que se cimente en zonas firmes

a ambos lados de la va.

b.- Mtodo de excavacin.

Son mejores para prevenir que para corregir, el problema es el costo. Las

remociones en la cabeza buscan reducir las fuerzas motoras y balancear la

falla, hacindolo de manera adecuada, mejorando las condiciones de drenaje

en la zona.

c.- Abatimiento de taludes.

Abatir un talud tiende a hacer que la superficie de falla haya de desarrollarse en

zonas mas profundas de corte, de manera que se alargue la superficie de falla.

En terraplenes el abatimiento es por relleno en cambio en cortes es por

excavacin.

d.- Empleo de bermas y escalonamientos.

El uso de berma tiende a incrementar la estabilidad del talud, similar al caso del

abatimiento de taludes. En el caso de escalones tienen la funcin de proteger el corte

contra la erosin del agua superficial, pues reducen la velocidad ladera abajo y el

gasto de escurrimiento.

e.- Empleo de estructuras de retencin.

Se usan para corregir deslizamientos despus de que han ocurrido o para

prevenirlos, tambin se usan con xito para confinar el pie de fallas en arcillas y

lutitas, impidiendo la abertura de grietas y fisuras.

Tambin tenemos aqu, los mtodos de recubrimiento que incrementan la

estabilidad del talud protegiendo los materiales contra la erosin y el intemperismo

los cuales son: recubrimientos con mampostera seca, mampostera, concretos

lanzados, losas delgadas de concreto, riegos asfalticos, etc. Todos ellos deben estar

sujetos a un buen drenaje. Tambin se usan mallas de acero o plstico, para

detener derrumbes o cados.

f.- Empleo de pilotes.

Se utilizan para estabilizar mecnicamente deslizamientos en laderas y

taludes. Es apropiado en deslizamientos superficiales.

g.- Empleo de contrapeso al pie de la falla.

Se buscan dos efectos: primero balancear el efecto de las fuerzas motoras en

la cabeza de la falla; en segundo lugar, incrementar la resistencia al esfuerzo

cortante del material subyacente, cuando ste es de naturaleza friccionante.

h.- Empleo de vegetacin.

Es un mtodo preventivo y correctivo de fallas por erosin, debido a la

destruccin de la cobertura vegetal por los movimientos de tierra que dejan

expuestos a los suelos al ataque de agua superficial y vientos.

La vegetacin cumple dos funciones: Primero disminuye el contenido de agua en

la parte superficial y segundo da consistencia a esa parte por el entramado

mecnico de sus races.

Acciones estabilizadoras y desestabilizadoras en un talud con

supuesta superficie de rotura circular

Mtodos de clculo del factor de seguridad en la estabilidad de taludes

a) Talud indefinido sin infiltracin.

b) Talud indefinido con filtracin paralelo al talud.

Si el talud se encuentra totalmente saturado, m=1 y =sat

c) Talud finito en suelo arcilloso homogneo con falla circular.

=

=

d) Talud finito con falla circular, mtodo de la dovelas.

d.1) Mtodo de Fellenius o

convencional.

d.2) Mtodo simplificado de

Bishop.

Ejemplo 01. La figura muestra la seccin transversal del corte

propuesto en un suelo cohesivo. Calcule el factor de seguridad contra

deslizamiento a lo largo de la superficie del arco circular AD.

Cu(1)=25kN/m2, Cu(2)=42kN/m

2, rea(1)=30.32m2, rea(2)=72.46m

2, (1)=(2)=19kN/m

3, q=100kN/m2.

CG(1)

CG(2)

Cu(1)

(1)

Cu(2)

(2)

8,39

2,08

8,0

02,5

0

4,5

0

6,00

2,00

q

A

B

C D

E

Area(1)

Area(2)

O

21

W(1)

W(2)

8,39

2,08

D

8,0

0

E

2,5

011,48

2,00

q

A

B

C

O

R=1

3,20

2,96

6,00 10,00

3,5

04,5

04,5

0

R=13,20

21

95

Solucin.

. . =13.202 42 1.66 + 25 0.37

1376.74 2.08 + 576.08 8.39 + 100 2.96 11.48= 1.20

Ejemplo 02. Para el talud mostrado encuentre el FS contra

deslizamiento a lo largo de la superficie curva AC. =16kN/m3, c=20kN/m2 y =20

O

Solucin.

reas en m2

A1=10.46

A2=27.77

A3=31.45

A4=30.18

A5=25.37

A6=15.56

A7=6.87

Dovela b(m) () L=b/cos (m) Area (m2) A W=A(kN/m) cL+Wcostanf Wsen

1 3.43 60 6.86 10.46 167.36 167.66 144.94

2 4.00 44 5.56 27.77 444.32 227.54 308.65

3 4.00 32 4.72 31.45 503.2 249.65 266.66

4 4.00 20 4.26 30.18 482.88 250.29 165.15

5 4.00 10 4.06 25.37 405.92 226.73 70.49

6 4.00 0 4.00 15.56 248.96 170.61 0.00

7 4.25 -10 4.32 6.87 109.92 125.71 -19.09

Sumatoria 33.77 1418.20 936.80

F.S. 1.51

d.1) Mtodo de Fellenius o convencional.

d.2) Mtodo simplificado de Bishop.

Dovela cb Wtanf Iteracin1 Iteracin2 Iteracin3 Iteracin4 Iteracin5

1 68.6 60.91 182.73674 185.86246 186.19228 186.22669 186.23028

2 80 161.72 272.5808 275.55163 275.86299 275.89545 275.89884

3 80 183.15 269.68157 271.71246 271.92452 271.94663 271.94893

4 80 175.75 250.21589 251.37355 251.49405 251.50661 251.50792

5 80 147.74 221.828 222.34559 222.39933 222.40493 222.40551

6 80 90.61 170.61403 170.61403 170.61403 170.61403 170.61403

7 85 40.01 132.57054 132.23539 132.20078 132.19717 132.1968

Sumatoria 1500.2276 1509.6951 1510.688 1510.7915 1510.8023

FS arbitrario 1.51 1.601441 1.6115473 1.6126071 1.6127176

FS calculado 1.601441 1.6115473 1.6126071 1.6127176 1.6127291

Otros mtodos de anlisis.

a) Mtodos aproximados:

A parte de Fellenius y Bishop tenemos al de Janbu (1973).

b) Mtodos Precisos:

Morgenstern Price. Spencer.

Sarma.

c) Mtodos basados en bacos:

Taylor.

Hoek Bray.

Bishop.