Unidad 1 y 2.pdf

UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL, ARQUITECTURA Y GEOTECNIA
ESTABILIDAD DE TALUDES
UNIDAD I - INTRODUCCION, DEFINICIONES,
IMPORTANCIA, TIPOS Y PARTES DE UN TALUD
PROF. MSc. GINA M. CHAMBI TAPAHUASCO

Primer Parcial Segundo Parcial
P.P.1 = PEC(60%) + PED(15%) + PEP(25%) P.P.2 = PEC(60%) + PED(15%) + PEP(25%)
Donde:
P.P.1: Promedio Parcial 1
P.E.C.: Promedio evidencia de conocimiento (Ex Parcial escrito)
P.E.D.: Promedio evidencia de desempeño (Practicas Calificadas)
P.E.P.: Promedio evidencia de producto (Evaluaciones Orales)
Donde:
P.P.2: Promedio Parcial 2
P.E.C.: Promedio evidencia de conocimiento
P.E.D.: Promedio evidencia de desempeño
P.E.P.: Promedio evidencia de producto
• Evaluación del Aprendizaje

EX1 = Primer examen parcial (Unidades 1, 2, 3)
EX2 = Segundo parcial (Unidades 4,5, 6)
Trabajos encargados, exposiccion:
• MUROS DE CONTENSIÓN
• PRESAS DE TIERRA Y DE RELAVES
• DESLIZAMIENTOS Y SU RELACIÓN CON LA INGENIERÍA
• Evaluación del Aprendizaje

REGLAS DE CONDUCTA Y EVALUACIONES:
1. Para cuando se toma la Asistencia, responder, presente Profesora.
2. Se creara un grupo de wasap, de los integrantes del curso, para
consultas, referentes a los temarios del curso.
3. Las coordinaciones de postergaciones de clases o evaluaciones, se
realizaran en la sala de video conferencia, o mediante el delegado
del curso, quien es su representante del salón.
4. Para las evaluación del curso ( Practicas calificadas y exámenes
parciales), se evalúa en base a las respuestas correctas y
completas, referidas a las preguntas planteadas en dichas
evaluaciones.
5. Los exámenes se realizaran mediante la plataforma de la
universidad Nacional Jorge Basadre Grohmann, medio por el cual
subirán sus archivos, para ser evaluados. No estará permitido,
envió de archivos de evaluación por otro medio.

CONTENIDO DEL CURSO
UNIDAD I : TALUDES Y MOVIMIENTOS EN MASA
UNIDAD II : INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y GEOTÉCNICAS EN SUELOS
UNIDAD III : METODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELOS
UNIDAD IV : INVESTIGACIONES GEOLÓGICAS Y GEOMECÁNICAS EN ROCAS
UNIDAD V : MÉTODO DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE TALUDES EN ROCAS
UNIDAD VI : ESTABILIZACION DE TALUDES

• Introducción, definición y conceptos.
• Importancia de los estudios de estabilidad.
• Tipos de taludes.
• Partes de un talud.
INDICE

DEFINICIÓN Y CONCEPTOS

LADERAS

TALUDES

Naturales: Son formados por la naturaleza a través de la historia geológica (Laderas)
Artificiales: necesitan de la intervención del hombre y son ejecutados para construir:
carreteras, represas ferrocarriles, etc. “taludes, cortes, terraplenes.
Tipos de Taludes:

La estabilidad de taludes tiene una gran importancia en la ingeniería geotécnica. La
figura muestra una serie de casos en los que hay que analizar la estabilidad de taludes.

T
aludes
Temporales Permanentes

T
aludes
Tajo a cielo abierto
Talud de carretera
Presa de relaves Botadero de mina

 Se entiende por talud a cualquier superficie inclinada respecto de la horizontal
adoptando esa posición de forma temporal o permanentemente y con estructura
de suelo o de roca.
 Se puede decir que es compuesto de:
Figura 11 - Elementos de un talud
PARTES DE LOS TALUDES Y LADERAS

PARTES DE LOS TALUDES Y LADERAS

PARTES DE UNA LADERA

Figura 4: casos típicos de problemas de taludes: a) Deslizamiento de tierra
generando pérdidas materiales y vida humana b) talud artificial –terraplén roto.
IMPORTANCIA

Taiwan, 2010
IMPORTANCIA

Peru, San Gaban, 2018

Santa Tecla, el Salvador, 2001

• Manual de Ingeniería de Taludes – Instituto Geominero de España-
1991
• Slope Stability And Stabilization Methods – Sunil Sharma, 2002
• Mecánica de Suelos, William Lambe, Robert V Whitman. Limusa.
México-1997.
• Guidelines for open pit slope design, John Read and Peter Stacey-
2009
• Guidelines for evaluating water in pit slope stability – Geoff Beale
and John Read - 2014
• Ingeniería Geológica – Gonzales Vallejo
• Rock Slope Engineering – Duncan C. Wyllie - 2007
BIBLIOGRAFÍA

ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELOS
UNIDAD I : Taludes y Movimientos en masa
AULA 02 : FACTORES CONDICIONANTES Y
DESENCADENANTES

Deslizamientos y Movimientos
Santa Tecla, el Salvador, 2001

IMPORTANCIA ECONÓMICA Y SOCIAL DE LOS ESTUDIOS DE
Estabilidad de taludes

FACTORES DE INESTABILIDAD
Estabilidad de laderas y taludes

RECONOCIMIENTO DE INESTABILIDAD
Evidencias de desestabilización

1.3 CLASIFICACION DE LOS MOVIMIENTOS DE MASA
Los movimientos en masa se pueden clasificar en deslizamientos rotacionales y traslacionales, flujos de
lodo (barro), de detritos o derrubios, vuelcos y desprendimientos, avalanchas, movimientos laterales y
reptaciones.

A) CAÍDAS O DESPRENDIMIENTOS DE BLOQUES: consisten en la caída abrupta de suelo y/o rocas que se
desprenden del talud.
Figura 7. Caídas de bloques
 Se producen por lo general en taludes muy inclinados, debido a la existencia de discontinuidades
tales como grietas o planos de estratificación.
 Este tipo de fallas se genera principalmente por efectos de la erosión, presión de agua en grietas, y
movimientos sísmicos.

B) VUELCO O TUMBAMIENTO (TOPES): rotación de masa de suelo o roca en un punto o eje debajo
del centro de gravedad de la masa deslizante. Puede llevar al movimiento de caída o
desprendimiento propiamente dicho, dependiendo de la geometría del terreno.
Características principales:
 Definición: giro hacia fuera del talud de una masa de suelo y / o roca sobre un punto en la base
debido a estructuras geológicas con grandes buzamientos
 Velocidad variable (extremadamente lenta a extremadamente rápida)
 Tumbas de residuos debido a la erosión al pie

c) DESLIZAMIENTOS
Los deslizamientos involucran masas de suelo que se mueven a lo largo de una superficie de falla bien
definida.
Deslizamientos de rotación: se mueven a lo largo de una superficie de falla cóncava. Son característicos
de suelos cohesivos.
superficie de
deslizamiento

En los deslizamientos de traslación, la superficie de falla tiende a ser plana y paralela al talud. Por lo
general la razón entre altura y largo de la masa deslizante tiende a ser pequeña.
Son característicos de suelos sin cohesión o cuando existen planos de debilidad.

Propagación lateral: Son desplazamientos de terreno (rocas, suelos, detritos) en sentido lateral o casi
horizontal, en donde subyacen masas rocosas fracturadas y materiales de composición arcillosa. Estos
movimientos se relacionan con los fenómenos de licuación o movimientos plásticos de los materiales por la
actividad sísmica.
 En general estos tipos de movimientos en masa, son lentos, de características complejas y de difícil
apreciación sobre el terreno

d) FLUJOS:
 Los flujos son movimientos de masas de suelo que involucran grandes deformaciones internas.
 Su movimiento es como el de un fluido viscoso y no existe una superficie de falla única.
 Son muy destructivos debido a las grandes velocidades que alcanzan y a la habilidad de recorrer
“grandes distancias”.

ESTABILIDAD DE TALUDES EN SUELOS
UNIDAD III : METODOS DE ANÁLISIS DE ESTABILIDAD DE
TALUDES EN SUELOS
AULA 05, AULA 06 Y Aula 07

1. INTRODUCCION Y CONCEPTOS FUNDAMENTALES
TIPOS DE FALLA EN TALUDES
Falla por rotación
El deslizamiento ocurre abarcando una masa
considerable de suelo que afecta a
profundidad la geometría del talud. Este tipo
de falla presenta una superficie cilíndrica o
concoidal, sobre la cual se produce el
movimiento, generalmente de forma súbita. La
falla por rotación se clasifica con respecto a la
profundidad en que se presenta la superficie
de falla y el punto donde esta superficie corta
a los planos que forman la geometría externa
del talud.

¿Qué es estabilidad?
Se entiende como la seguridad que posee el suelo contra la falla o movimiento, es
decir a la capacidad admisible del suelo ante el esfuerzo cortante desarrollado sobre la
superficie más probable de falla del talud.
TALUDES

¿Qué es factor de seguridad?
El factor de seguridad es la relación entre la resistencia admisible al cortante del suelo
y el esfuerzo cortante aplicado, en otras palabras es la resistencia del material que
posee el talud en relación con los esfuerzos de corte crítico que tratan de producir el
corte.

1.2 FACTOR DE SEGURIDAD
Para determinar la estabilidad de una masa de suelo se debe determinar su factor de seguridad al
deslizamiento, comparando los esfuerzos que tienden a producir el deslizamiento con aquellos que
tienden a evitarlo.
Donde:
FSs = Factor de seguridad con respecto a la resistencia
τf = Resistencia media o cizallamiento del suelo en la superficie de rotura
τd = tensión de cizallamiento media, desarrollado a lo largo de la superficie de
ruptura

1.2 FACTOR DE SEGURIDAD
De esta manera el factor de seguridad (FS),es el valor numérico de la relación establecida entre
la resistencia al corte disponible de suelo, para garantizar el equilibrio del cuerpo deslizante (τf )
y la resistencia al corte movilizada a lo largo de la superficie potencial de ruptura.
ɸ '= ángulo de fricción;
c '= cohesión;
σ '= tensión normal en la superficie potencial de ruptura;
ɸ'd = ángulo de fricción movilizado;
c'd = cohesión movilizada.

1.3 METODOS DE ANALISIS DE ESTABILID DE TALUDES
Análisis de estabilidad de taludes
Es un procedimiento físico-matemático, es decir realiza un procedimiento de
ecuaciones matemáticas eficientes conjuntamente con un estudio cinemático de las
fuerzas tanto actuantes como resistentes.
Existen un sin número de métodos de cálculo encargados del estudio del análisis
matemático de estabilidad de taludes:
TALUDES

Métodos de Analisis de Estabilidad deTaludes

Métodos de Análisis
Determinístico
Probabilístico
TALUDES

TALUDES

METODO DE LAS DOVELAS
 En la mayoría de los métodos con fallas curvas o circulares, la
masa de la parte superior de la superficie de falla se divide en
una serie de tajadas verticales.
 El número de tajadas depende de la geometría del talud y de
la precisión requerida para el análisis. Entre mayor sea el
número de tajadas, se supone que los resultados serán más
precisos.
 En los procedimientos de análisis con tajadas, generalmente
se considera el equilibrio de momentos con relación al centro
del círculo para todas y cada una de las tajadas .
 El método de las rebanadas consiste en utilizar el principio de
equilibrio límite.
 La ruptura se da a lo largo de una superficie y que todos los
elementos a lo largo de esa superficie alcanzan
simultáneamente la misma condición de FS = 1.
 Se asumen las siguientes premisas:
 Se selecciona una determinada superficie de ruptura;
 El equilibrio es calculado por las ecuaciones estáticas;
 La tensión cizallante movilizada se determina en el estado del equilibrio límite;
 La superficie potencial de ruptura se asocia al factor de seguridad mínimo.

 El método de análisis de las rebanadas Este
método asume superficies de falla circulares,
divide el área de falla en tajadas verticales,
obtiene las fuerzas actuantes y resultantes
para cada tajada y con la sumatoria de los
momentos con respecto al centro del círculo
(producidos por estas fuerzas) se obtiene el
Factor de Seguridad.
 AC es la superficie tentativa de ruptura;
 El suelo de la ruptura se divide en rebanadas;
 La anchura de las rebanadas no tiene que ser
igual;
bn = ancho de la rebanada;
Wn = peso de la rebanada;
h = grosor de la rebanada
Figura 29 - Análisis de estabilidad por medio del método común
de las rebanadas

a) Método Ordinario o de Fellenius
El método de Fellenius es conocido también como método
Ordinario, método sueco, método de las Dovelas o método U.S.B.R.
 Evaluando las fuerzas que actúan en una rama (n-
ésima rama);
 Peso = Wn = γ. bn. h
 Tr y Nr son, respectivamente, los componentes
normal y tangencial de la fuerza de reacción R;
 Pn y Pn + 1 = fuerzas normales a las caras de las
rebanadas;
 Tn y Tn + 1 = fuerzas cortantes que actuan en las
caras de las rebanadas;
 Se asume, ΣT = 0 ΣP = 0; Figura 30 - Fuerzas actuantes en la n-ésima rebanada

 La resistencia de la fuerza de corte puede expresarse
por:
(6)
 La fuerza normal efectiva, σ ', en la ecuacion(6), es igual a la
(7)
 Considerando en un estado de equilibrio tenemos:
(5)
𝜎′ =
𝑊𝑛𝑐𝑜𝑠𝛼𝑛
∆𝐿𝑛

(9)
(10)
 Para el equilibrio de la cuña tentativa ABC, el momento de fuerza motriz en relación a O es igual al
momento de la fuerza de resistencia en relación a O, o:

El método de las rebanadas puede ser extendido
para taludes con suelo estratificado, como se
muestra en la Figura 31. El procedimiento de
análisis general es el mismo;
Algunos puntos de menor importancia deben
ser considerados. Por ejemplo para la rejilla n ° 3,
necesitamos usar el Ø'3 y c'3
Figura 31 - Análisis de estabilidad para suelos estratificados.

a.1) Método Ordinario - considerando las presiones neutras (la filtración)
Es uno de los métodos de rodajas o de dovelas, donde se
considera que no hay iteración entre las varias dovelas, es decir, se
admite que las resultantes de las fuerzas laterales en cada lado de
las dovelas son colineales y de igual magnitud, lo que permite
eliminar el efecto de esas fuerzas considerando el equilibrio en la
dirección normal a la base de la dovela.
La única que sigue, se considera el caso más genérico de talud con
percolación de agua. El valor de la presión neutra a lo largo de la
superficie de ruptura se obtiene trazando la red de percolación. En
cada punto de esta superficie se toma el valor de la carga
piezométrica, hw.
El equilibrio en la dirección de las dovelas:
U = fuerza del agua; N'R = fuerza normal efectiva; u = poropresión del agua
(11)
(11)
(12)

a.1) Método Ordinario o de Fellenius - considerando las presiones neutras (la filtración)
Por lo tanto, sustituyendo la eq. 12 en la eq. 7 y utilizando las ecuaciones 6 y 8, podemos estimar el
factor de seguridad bajo presiones neutras:
Observaciones importantes:
El método de Fellenius es conservador; esto es por que tiende a proporcionar bajos valores de FS;
En círculos muy profundos y con altos valores de poropresión, el método tiende a proporcionar valores
poco fiables;

Método Ordinario
PLANILLA DE CALCULO

Ejemplos: desarrollados en el aula
Utilizando el metodo de Fellenius, determinar el coeficiente de seguridad, en términos de tensiones
efectivas, del talud mostrado en la Figura abajo, para la superficie presentada, usando parámetros de
resistencia máxima (pico) c '= 20 kN / m2 y Ø' = 20°. El peso específico de 16 kN/m3. Asumir los
siguientes valores :
N° Dovela α bn hn
1 70 1.00 1.40
2 54 4.00 4.60
3 38 4.00 6.80
4 24 4.00 6.80
5 12 4.00 6.10
6 0 4.00 4.20
7 -8 3.20 1.30

b) Método solución de Bishop
• Es una solución más refinada del método de
corte común de las dovelas;
• El efecto de las fuerzas en las caras de cada
corte (dovela) se tiene en cuenta hasta cierto
punto;
 Pn e Pn+1 = Fuerzas normales para cada cara de
las dovelas;
 Tn e Tn+1 = Fuerzas cisallantes para cada cara
de las dovelas;
 Se assume, ΣT≠ 0 ΣP≠ 0;
Figura 32 – Análisis de estabilidad utilizando el método de dovelas

Pn - Pn+1 = ∆P
Tn - Tn+1 = ∆T
La Figura 33 muestra el polígono de fuerza para el
equilibrio de la enésima dovela. sumando las fuerzas
en la dirección vertical y calculando los momentos en
relación a O (Cuña ABC, Figura 32), tenemos:
Ec. 14
Donde:
Ec. 15
Figura 33 - Método de dovelas simplificado de Bishop: a)
fuerzas que actúan sobre la enésima dovela; b) polígono
de fuerzas para el equilibrio.

1.5 METODOS DE ANALISIS DE ESTABILID DE TALUDES EN SUELOS
Por simplicidad, sea ∆T = 0, la ecuación 14 se convierte
en:
Ec. 16
El factor de seguridad (Fs) está presente en ambos lados de
la ecuación 16. Por lo tanto, debemos adoptar un
procedimiento de prueba y error para encontrar el valor de
Fs;
Se deben investigar varias superficies de ruptura para que
podamos encontrar la superficie crítica que proporciona el
factor de seguridad mínimo;
Figura 33 - Método de dovelas simplificado de Bishop: a)
fuerzas que actúan sobre la enésima dovela; b) polígono
de fuerzas para el equilibrio.

b) Método solución de Bishop bajo filtración en estado estacionario
La Figura 34 muestra una pendiente a través de la cual
hay una filtracion de corrida constante. Para la enésima
dovela, la poropresion media en la base de la dovela
corte es igual a:
w
n
n h
u 
 Ec. 17
La fuerza total causada por la poropresión en la base
de la enésima dovela es igual a “un .∆Ln”
De esta forma, la ecuación 16 para el método de corte
simplificado de Bishop cambiará a la forma:
Ec. 18
Figura 34 - Análisis de estabilidad del talud con
filtracion en estado estacionario.

c) Comparacion entre los metodos de Bishop y Fellenius
 El método simplificado de Bishop es probablemente el más utilizado. Cuando se incorpora a un
programa de computadora, produce resultados satisfactorios en la mayoría de los casos;
 El método de corte (Fellenius) rara vez se usa ahora porque es muy conservador;
 El método Fellenius puede inducir errores graves, dado el tratamiento que da a las presiones
neutrales (valores bajos de Fs).

c) Método solución de Spencer bajo filtración en estado estacionario
Spencer (1967) ha proporcionado un
método para determinar el factor de
seguridad (FSs), teniendo en cuenta las
fuerzas entre dovelas.
Para el caso donde hay una filtracion de corrida
constante. Para la enésima dovela, la poropresion
media en la base de la dovela corte es igual a:
w
n
n h
u 

Por lo tanto, podemos hacer que
Observe que ru(n) es una cantidad adimensional.

Pasos.:
Paso 1: Determinar c’, peso especifico, H,B, Ø' y ru para la pendiente dada
Paso 2: Suponer un valor de FSpropuesto.
Paso 3 :Calcular:
Paso 4 :Calcular:
Paso 5 :Calcular el FS determinado:
Paso 6 :Calcular:
Con el valor de c´ / Fspropuesto .H calculado en el paso 3 y el ángulo de inclinación B, se puede
luego dichos valores interceptarlos en el gráficos anteriores, dependiendo también de su ru .
Para obtener el , Ø‘d.
Si los valores de FS propuesto en el paso 2, no son los mismos que el Fs determinado, o con un margen
de error de 0.02, se debe repetir los pasos 2,3,4 y 5 hata que sean los mismos.

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