El análisis retrospectivo de fallas de taludes es un método efectivo que incorpora importantes factores que muchas veces no son bien representados en ensayos de laboratorio, tales como la estructura del suelo, la no homogeneidad, influencia de fisuras en la resistencia al corte y el efecto de los planos de debilidad dentro de la masa de suelo. Teniendo en cuenta esta definición, en este trabajo se pretender desarrollar una metodología simple para la aplicación del método de análisis retrospectivo de fallas, con el fin de poderlo implementar efectivamente en deslizamientos en los que intervengan funcionarios de la Corporación Autónoma Regional de Caldas, CORPOCALDAS. Después de analizados los deslizamientos, poder correlacionar sus características con taludes de zonas aledañas de similares condiciones geológicas y geotécnicas, permitiendo su clasificación y de este modo tomar medidas correctivas a los más críticos, es decir los que han demostrado recientemente inestabilidad. Para el desarrollo de la metodología de análisis retrospectivo de fallas, este se fundamenta completamente en el análisis de dos deslizamientos ubicados en la zona urbana de la ciudad de Manizales, Caldas; Deslizamiento de Villa Kempis y Deslizamiento Iglesia del Guamal, ocurridos en Abril de 2011. Estos movimientos en masa fueron elegidos por su magnitud e importancia para la zona de afectación, nombrados por su ubicación dentro de la ciudad y por la fecha del movimiento cercanas a las del desarrollo de este trabajo.

1. Metodolog´ıa para An´alisis Retrospectivo
Geot´ecnico de Fallas
Por:
Iv´an Camilo Morales Buitrago
Trabajo de Grado para optar por el grado de:
Ingeniero Civil
Director
Ingeniero Santiago Osorio Ram´ırez
Universidad Nacional de Colombia
Sede Manizales
Facultad de Ingenier´ıa y Arquitectura
Departamento de Ingenier´ıa Civil
Manizales
2011

2. Geotechnical Back Analysis Methodology
Iv´an Camilo Morales Buitrago
Graduate Work to qualify for the degree of
Civil Engineer
Supervisor
Engineer Santiago Osorio Ram´ırez
Universidad Nacional de Colombia
Sede Manizales
Faculty of Engineering and Architecture
Department of Civil Engineering
Manizales
2011

3. Informaci´on Trabajo de Grado
T´ıtulo:
Metodolog´ıa de An´alisis Retrospectivo Geot´ecnico de Fallas
Desarrollado por:
Iv´an Camilo Morales Buitrago
Director:
Ingeniero Santiago Osorio Ram´ırez
Corporaci´on Autonoma Regional de Caldas, CORPOCALDAS
Jurado:
Ge´ologo Eugenio Duque Escobar
Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales
i

4. ´Indice general
I Preliminares 1
1. Introducci´on 2
1.1. Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
1.2. Organizaci´on del documento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
1.3. Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.1. Objetivos Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3.2. Objetivos Espec´ıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
II Marco Te´orico 5
2. Movimientos en Masa 6
2.1. Definici´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.2. Nomenclatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.1. Talud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.2. Partes de un Talud . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.2.3. Deslizamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.2.4. Partes de un Deslizamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2.3. Clasificaci´on Movimientos en Masa . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.1. Ca´ıdo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.3.2. Inclinaci´on o Volcamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3.3. Reptaci´on (Creep) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.3.4. Deslizamientos en Masa (Traslacionales y Rotacionales) . . 15
2.3.5. Deslizamiento Rotacional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.3.6. Deslizamiento de Traslaci´on . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.3.7. Extensi´on lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
2.3.8. Hundimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.3.9. Flujos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.3.10. Flujos de Lodo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.3.11. Avalancha . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.3.12. Movimientos Complejos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
ii

5. 3. Estabilidad de Taludes 37
3.1. Herramientas Disponibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2. Software de Estabilidad de taludes Slide 5.0 de ROCSCIENCE . 39
3.3. Metodolog´ıas para el An´alisis de la Estabilidad . . . . . . . . . . . 41
3.3.1. Caracter´ısticas del an´alisis de l´ımite de equlibrio . . . . . . 41
3.3.2. Par´ametros Utilizados en los An´alisis de L´ımite de Equilibrio 46
3.4. M´etodos de L´ımite de Equilibrio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
3.4.1. M´etodo de Talud Infinito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
4. An´alisis Retrospectivo de Fallas 54
4.1. Definici´on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.2. M´etodos de an´alisis retrospectivo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2.1. M´etodos propuestos por Laurence D. Wesley y Viraja Lee-
laratnam . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2.2. M´etodo propuesto por Duncan . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.2.3. Taludes intactos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
III Marco Experimental 61
5. Aspectos Generales 62
5.1. Localizaci´on de los deslizamientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
5.2. Climatolog´ıa regi´on de los deslizamientos . . . . . . . . . . . . . . 63
5.3. Propiedades Geol´ogicas de los deslizamientos . . . . . . . . . . . . 64
5.3.1. Propiedades Geol´ogicas Deslizamiento Barrio Villa Kempis 65
5.3.2. Propiedades Geol´ogicas Deslizamiento Iglesia Barrio El Gua-
mal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.4. Propiedades Geotecnicas de los Suelos . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.4.1. Propiedades Geotecnicas de los Suelos Deslizamiento Barrio
Villa Kempis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.4.2. Propiedades Geotecnicas de los Suelos Deslizamiento Iglesia
Barrio El Guamal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
5.5. Aproximaci´on M´etodo de An´alisis de Estabilidad . . . . . . . . . 79
5.5.1. Deslizamiento Barrio Villa Kempis . . . . . . . . . . . . . 79
5.5.2. Deslizamiento Iglesia Barrio El Guamal . . . . . . . . . . . 83
6. Metodolog´ıa 89
6.1. Deslizamiento Barrio Villa Kempis . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.1.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.1.2. Mecanismo de Falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
6.1.3. Geometr´ıa previa a la falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
6.1.4. Materiales Involucrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
iii

6. 6.1.5. Sobrecargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
6.1.6. Aceleraci´on S´ısmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
6.1.7. Metodolog´ıa de An´alisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
6.1.8. Niveles Fre´aticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
6.2. Deslizamiento Iglesia Barrio El Guamal . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.2.1. Antecedentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.2.2. Mecanismo de Falla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
6.2.3. Geometr´ıa original del Talud . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.2.4. Materiales Involucrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97
6.2.5. Sobrecargas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
6.2.6. Aceleraci´on Sismica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
6.2.7. M´etodolog´ıa de An´alisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100
6.2.8. Niveles Fre´aticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
7. Resultados 103
7.1. Deslizamiento Barrio Villa Kempis . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.1.1. Resultados M´etodo de Talud Infinito Deslizamiento Barrio
Villa Kempis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
7.1.2. Resultados M´etodo Janbu Simplificado Deslizamiento Ba-
rrio Villa Kempis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.2. Deslizamiento Iglesia Barrio El Guamal . . . . . . . . . . . . . . . 104
7.2.1. Resultados M´etodo de Talud Infinito Deslizamiento Iglesia
Barrio El Guamal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
7.2.2. Resultados M´etodo Janbu Simplificado Deslizamiento Igle-
sia Barrio El Guamal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
IV Discusiones y Conclusiones 110
iv

7. ´Indice de cuadros
3.1. Metodolog´ıas utilizadas en los an´alisis convencionales de estabili-
dad de taludes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
3.2. M´etodos de an´alisis de estabilidad de taludes . . . . . . . . . . . . 50
5.1. Facies de la Formaci´on Casabianca (Tscb) presente en la zona de
estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
5.2. Resumen de la clasificaci´on de los Dep´ositos de Ca´ıda Pirocl´astica
(Qcp). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.3. Facies de la Formaci´on Casabianca (Tscb) presente en la zona de
estudio. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.4. Resumen Propiedades Dep´ositos Ca´ıda Pirocl´astica. . . . . . . . . 76
5.5. Resumen Propiedades Dep´osito de flujos de escombros. . . . . . . 77
5.6. Resumen Propiedades Dep´osito de flujos de Formaci´on Casabianca. 79
6.1. Resumen Propiedades Dep´ositos Ca´ıda Pirocl´astica. . . . . . . . . 92
6.2. Resumen Propiedades Dep´osito de flujos de Formaci´on Casabianca. 100
7.1. Resultados Pareja Cohesi´on C y ´Angulo de Fricci´on φ por An´alisis
Retrospectivo Deslizamiento Barrio Villa Kempis. . . . . . . . . . 105
7.2. Resultados Pareja Cohesi´on C y ´Angulo de Fricci´on φ por An´alisis
Retrospectivo Deslizamiento Iglesia Barrio El Guamal. . . . . . . 107
v

8. Resumen
Los m´etodos de an´alisis de estabilidad de taludes son herramientas usa-
das por la ingenier´ıa geot´ecnica, con el fin de an´alizar las condiciones de laderas
para predecir su comportamiento e implementar medidas tendientes a mante-
ner la condici´on de estabilidad en el tiempo tales como modificar su geometr´ıa
mediante actividades de excavaci´on y relleno, teniendo en cuenta el presupues-
to y seguridad de la obra. Estos m´etodos idealisan la ladera, mediante modelos
num´ericos que tienen en cuenta sus caracter´ısticas, tales como su forma y propie-
dades mec´anicas de los materiales que la conforman. Este an´alisis se realiza antes
de iniciar culaquier modificaci´on a una ladera. Al momento de llegar a la falla
alguno de los taludes dise˜nados mediante estos m´etodos, se desea saber cuales
fueron los factores que incidieron en este proceso. Para poder dar soluci´on a estos
interrogantes, y mejorar la sensibilidad de los an´alisis de estabilidad de taludes, la
ingenier´ıa geot´ecnica hace uso de el M´etodo de An´alisis Retrospectivo de Fallas,
tambi´en denominado Back Analysis (De su traducci´on al ingles), para estimar la
resistencia in situ del suelo. Esta resistencia se representa generalmente por los
par´ametros de resistencia al corte en tensiones efectivas de Mohr-Coulomb, cohe-
sin C y ´angulo de fricci´on interna φ. El an´alisis retrospectivo de fallas de taludes
es un m´etodo efectivo que incorpora importantes factores que muchas veces no
son bien representados en ensayos de laboratorio, tales como la estructura del
suelo, la no homogeneidad, influencia de fisuras en la resistencia al corte y el efec-
to de los planos de debilidad dentro de la masa de suelo. Teniendo en cuenta estas
definiciones, en este trabajo se pretender desarrollar una metodolog´ıa simple para
la aplicaci´on del m´etodo de an´alisis retrospectivo de fallas, con el fin de poderlo
implementar efectivamente en deslizamientos en los que intervengan funcionarios
de la Corporacin Aut´onoma Regional de Caldas, CORPOCALDAS. Despu´es de
analizados los deslizamientos, poder correlacionar sus caracter´ısticas con taludes
de zonas aleda˜nas de similares condiciones geol´ogicas y geot´ecnicas, permitiendo
su clasificaci´on y de este modo tomar medidas correctivas a los m´as cr´ıticos, es
decir los que han demostrado recientemente inestabilidad. Para el desarrollo de la
metodolog´ıa de an´alisis retrospectivo de fallas, este se fundamenta completamen-
te en el an´alisis de dos deslizamientos ubicados en la zona urbana de la ciudad
de Manizales, Caldas; Deslizamiento de Villa Kempis y Deslizamiento Iglesia del
vi

9. Guamal, ocurridos en Abril de 2011. Estos movimientos en masa fueron elegidos
por su magnitud e importancia para la zona de afectaci´on, nombrados por su
ubicaci´on dentro de la ciudad y por la fecha del movimiento cercanas a las del
desarrollo de este trabajo.
vii

10. Abstract
The methods of slope stability analysis are tools used for geotechnical engi-
neering, to analyze the conditions of slopes to make modifications to its geometry
through excavation and fill activities, taking into account the budget and safety
of the work. These methods idealism the slope, using numerical models that ta-
ke into account their characteristics, such as shape and mechanical properties
of the materials that comprise them. This analysis is done before any modifica-
tion to a hillside. To the time of the failure to reach any of the banks designed
using these methods, we want to know what were the factors that influenced this
process. To answer these questions, geotechnical engineer uses the Retrospective
Analysis of Failures Method, also called Back Analysis, to estimate the in situ
soil strength. This resistance is usually represented by the shear strength para-
meters in effective stress Mohr-Coulomb, cohesion C and internal friction angle
φ. The Back Analysis is an effective method that incorporates important factors
are often not well represented in trials laboratory such as soil structure, non-
uniformity, influence of cracks in the shear strength and the effect of the planes
of weakness within the soil mass. Given these of definition, in this work is desired
develop a methodology for applying the Back Analysis method failure, being able
to effectively implement landslides involving officials of the Corporacin Autnoma
Regional de Caldas, CORPOCALDAS. After reviewing the slides, to correlate
their characteristics with slopes from nearby areas with similar conditions, allo-
wing classification and its thus take corrective measures to the most critics. To
develop the methodology of Back Analysis method, this fully implemented in the
analysis of two landslides located in the urban area of the city of Manizales, Cal-
das: Sliding Villa Kempis and Slip Guamal Church. These mass movements were
chosen by its magnitude and importance to the affected zone, named for their
location within the city and the date of those movement near of development of
this work.
viii

11. Parte I
Preliminares
1

12. Cap´ıtulo 1
Introducci´on
1.1. Planteamiento del problema
Los par´ametros de resistencia al corte de los suelos, cohesi´on C y ´angulo de
fricci´on interna φ, pueden ser determinados con mayor confiabilidad a partir de la
aplicaci´on del an´alisis retrospectivo de fallas una vez ocurrido un deslizamiento.
Estos par´ametros, as´ı obtenidos, son m´as representativos que aquellos obtenidos
de pruebas de laboratorio o ensayos in situ, especialmente cuando se prev´e la
implementaci´on de medidas de mitigaci´on o correcci´on. Los valores obtenidos del
an´alisis retrospectivo pueden ser empleados para el an´alisis de la estabilidad en
taludes que poseen caracter´ısticas similares o que est´an ubicadas en la misma
regi´on. Un deslizamiento puede ser considerado como una prueba de campo a
gran escala, donde el an´alisis retrospectivo de fallas es un procedimiento ´util pa-
ra estimar directamente los par´ametros del suelo a lo largo de la superficie de
falla. Este proceso ayuda a superar algunas de las limitaciones e incertidumbres
presentes en el empleo de muestras de laboratorio necesarias para obtener los
par´ametros del suelo. Por otra parte, la necesidad de obtener una muestra repre-
sentativa para realizar estos ensayos se evita. Los par´ametros determinados por el
an´alisis retrospectivo de fallas consideran la influencia de la estructura del suelo,
la heterogeneidad, la existencia de fisuras, las superficies de falla pre-existentes,
y las cargas a largo plazo.
El problema queda entonces presentado de la siguiente forma: c´omo puede
aplicarse la metodolog´ıa de an´alisis retrospectivo de fallas en deslizamientos ocu-
rridos en la ciudad de Manizales y como se pueden relacionar los par´ametros de
cohesi´on C y ´angulo de fricci´on interna φ, obtenidos mediante esta metodolog´ıa,
con los par´ametros obtenidos en laboratorio.
2

13. 1.2. Organizaci´on del documento
Este documento est´a compuesto por cuatro secciones. Preliminares, Marco
Te´orico, Marco Experimental, Discusiones y Conclusiones.
Los contenidos ser´an los siguientes: En el cap´ıtulo dos, se presentan con-
ceptos relacionados con los movimientos en masa, su definici´on y principales tipos.
Seguidamente se habla sobre mecanismos de falla y una breve introducci´on a la
estabilidad de taludes. Luego se continua con an´alisis retrospectivo de fallas, tema
donde se centra el desarrollo de este documento.
En el cap´ıtulo tres se presenta la metodolog´ıa de trabajo utilizada, asi como
los conjuntos de pruebas y calculos realizados y los resultados obtenidos. Este
cap´ıtulo se divide en dos grandes secciones, donde se analizan los deslizamientos
escojidos para el desarrollo de la metodolog´ıa: Deslizamiento de Villa Kempis y
Deslizamiento Iglesia del Guamal.
Los resultados de los an´alisis son discutidos en el cap´ıtulo cinco, presentado
a su vez, las conclusiones del mismo.
3

14. 1.3. Objetivos
1.3.1. Objetivos Generales
Desarrollar una metodolog´ıa para el an´alisis retrospectivo de fallas en des-
lizamientos ocurridos en la ciudad de Manizales, con el fin de relacionar sus re-
sultados con taludes ubicados en la misma regi´on o que posean caracter´ısticas
similares.
1.3.2. Objetivos Espec´ıficos
Determinar los par´ametros de cohesi´on C y ´angulo de fricci´on interna φ,
para los cuales se desarrollaron los movimientos en masa de las regiones
analizadas en el documento.
Comparar los resultados de par´ametros de cohesi´on C y ´angulo de fricci´on
interna φ, obtenidos mediante la metodolog´ıa de an´alisis retrospectivo de
fallas, y los obtenidos mediante ensayos de laboratorio.
Poder identificar posibles limitaciones de la metodolog´ıa en la regi´on de
an´alisis.
4

15. Parte II
Marco Te´orico
5

16. Cap´ıtulo 2
Movimientos en Masa
2.1. Definici´on
Los deslizamientos de tierra son uno de los procesos geol´ogicos m´as destruc-
tivos que afectan a los humanos, causando miles de muertes y da˜nos en las propie-
dades, por valor de decenas de billones de d´olares cada a˜no (Brabb y Hrrod,1989).
Figura 2.1: Efectos directos e indirectos derivados de la ocurrencia de los desliza-
mientos de tierra.
Los deslizamientos producen cambios en la morfolog´ıa del terreno, diversos
6

17. da˜nos ambientales, da˜nos en las obras de infraestructura, destrucci´on de vivien-
das, puentes, bloqueo de r´ıos, etc. (Figura 2.1). El volumen total de da˜nos es
superior al de los terremotos y las inundaciones. Sin embargo, un gran porcen-
taje de las p´erdidas por deslizamientos son evitables si el problema se identifica
con anterioridad y se implementan las medidas de prevenci´on o control. Los des-
lizamientos est´an relacionados con las monta˜nas seg´un se observa en la Figura
2.2.
Aunque en todos los sistemas de monta˜nas ocurren deslizamientos de tie-
rra, algunas regiones son m´as susceptibles a las amenazas por movimientos del
terreno.
Figura 2.2: ´Areas donde frecuentemente ocurren deslizamientos en el mundo.
Se puede observar que las amenazas coinciden con las principales cadenas mon-
ta˜nosas.
Las zonas monta˜nosas tropicales son muy susceptibles a sufrir problemas
de deslizamientos de tierra, debido a que generalmente se re´unen cuatro de los
elementos m´as importantes para su ocurrencia tales como el relieve, la sismicidad,
la meteorizaci´on y las lluvias intensas. Los taludes y sus procesos son estudiados
por una gran variedad de disciplinas del conocimiento tales como: La geolog´ıa,
la geomorfolog´ıa, la geotecnia, las ciencias del suelo, la hidrolog´ıa, las ciencias
forestales, etc. Adem´as, muchas otras disciplinas tienen relaci´on con los taludes
y sus efectos o implicaciones: la arquitectura, la planeaci´on urbana, la ingenier´ıa
en todas sus especialidades, la agricultura, el turismo, etc.
7

18. El resultado es la presencia de m´ultiples ciencias en las cuales se utiliza
gran variedad de t´erminos para describir procesos similares. En la siguiente sec-
ci´on, se establece la nomenclatura b´asica que se recomienda sea utilizada para el
estudio de los taludes y los deslizamientos de tierra y se define la clasificaci´on de
los diferentes tipos de movimientos, desde el punto de vista geot´ecnico.
2.2. Nomenclatura
La nomenclatura m´as com´unmente utilizada en las ciencias geot´ecnicas,
se basa en los sistemas de clasificaci´on propuestos por Hutchinson (1968) y por
Varnes (1958 y 1978). Este ´ultimo sistema fue actualizado por Cruden y Var-
nes en el Special Report 247 del Transportation Research Board de los Estados
Unidos (1996) y es el sistema de nomenclatura y clasificaci´on m´as utilizado en
el mundo. A esta clasificaci´on se le agregaron a algunos elementos nuevos e im-
portantes, aunque en t´erminos generales, se mantuvieron los principios b´asicos
de la clasificaci´on del TRB, complement´andolos con otros vocablos y t´erminos,
los cuales no se encontraban en la terminolog´ıa original del TRB. Por otra parte,
en cada pa´ıs o regi´on se utilizan algunos vocablos propios. Los t´erminos b´asicos
m´as aceptados universalmente son el de Talud para identificar una superficie con
relieve inclinado y el de Deslizamiento para los movimientos del talud.
2.2.1. Talud
Un Talud o ladera es una masa de tierra que no es plana sino que presenta
una pendiente o cambios significativos de altura. En la literatura t´ecnica se define
como Ladera cuando su conformaci´on actual tuvo como origen un proceso natural
y Talud cuando se conform´o artificialmente (Figura 2.3). Los taludes se pueden
agrupar en tres categor´ıas generales: los terraplenes, los cortes de laderas naturales
y los muros de contenci´on. Se pueden presentar combinaciones de los diversos tipos
de taludes y laderas. Las laderas o taludes que han permanecido estables por
muchos a˜nos, pueden fallar debido a cambios topogr´aficos, s´ısmicos, a los flujos
de agua subterr´anea, a los cambios en la resistencia del suelo, la meteorizaci´on
o a factores de tipo antr´opico o natural que modifiquen su estado natural de
estabilidad. Un talud estable puede convertirse en un Deslizamiento.
2.2.2. Partes de un Talud
Existen algunos t´erminos para definir las partes de un talud. El talud
comprende una parte alta o superior convexa con una cabeza, cima, cresta o
escarpe, donde se presentan procesos de denudaci´on o erosi´on; una parte inter-
media semi-recta y una parte baja o inferior c´oncava con un pie, pata o base,
8

19. Figura 2.3: Nomenclatura de taludes y laderas.
en la cual ocurren principalmente procesos de depositaci´on (Figura 2.4). En un
Figura 2.4: Partes generales de un talud o ladera.
talud o ladera se definen los siguientes elementos constitutivos:
Pie, pata o base El pie corresponde al sitio de cambio brusco de la pen-
diente en la parte inferior del talud o ladera. La forma del pie de una ladera
es generalmente c´oncava.
Cabeza, cresta, cima o escarpe Cabeza se refiere al sitio de cambio
brusco de la pendiente en la parte superior del talud o ladera. Cuando la
pendiente de este punto hacia abajo es semi- vertical o de alta pendien-
te, se le denomina Escarpe. Los escarpes pueden coincidir con coronas de
deslizamientos. La forma de la cabeza generalmente es convexa.
Altura Es la distancia vertical entre el pie y la cabeza, la cual se presenta
claramente definida en taludes artificiales, pero es complicada de cuantificar
9

20. en las laderas debido a que el pie y la cabeza generalmente no son accidentes
topogr´aficos bien marcados.
Altura de nivel fre´atico Es la distancia vertical desde el pie del talud
o ladera hasta el nivel de agua (la presi´on en el agua es igual a la presi´on
atmosf´erica). La altura del nivel fre´atico se acostumbra medirla debajo de
la cabeza del talud.
Pendiente Es la medida de la inclinaci´on de la superficie del talud o lade-
ra. Puede medirse en grados, en porcentaje o en relaci´on m:1, en la cual m
es la distancia horizontal que corresponde a una unidad de distancia ver-
tical. Ejemplo: 45 ◦
= 100 % = 1H:1V. Los suelos o rocas m´as resistentes
generalmente forman laderas de mayor pendiente y los materiales de baja
resistencia o blandos, tienden a formar laderas de baja pendiente.
2.2.3. Deslizamiento
Los deslizamientos (Landslides) consisten en movimientos de masas de
roca, residuos o tierra, hacia abajo de un talud (Cruden 1991). En el t´ermino
Deslizamiento se incluyen tanto los procesos de erosi´on como los procesos de-
nudacionales. La naturaleza precisa del proceso no est´a incluida en la definici´on
e incluye procesos que son producto de la acci´on de las fuerzas gravitacionales,
hidr´aulicas, etc. Los movimientos ocurren generalmente a lo largo de las super-
ficies de falla, por ca´ıda libre, movimientos en masa, erosi´on o flujos. Algunos
segmentos del talud o ladera, pueden moverse hacia abajo mientras otros se mue-
ven hacia arriba. Los fen´omenos de inestabilidad incluyen, generalmente, una
combinaci´on de procesos erosionales y denudacionales interrelacionados entre s´ı y
a menudo mezclados.
Por ejemplo, la erosi´on en r´ıos es un fen´omeno activador de movimientos
en masa y los dos fen´omenos act´uan conjuntamente en el proceso de inestabilidad.
Los procesos denudacionales pueden activar procesos erosionales y viceversa. Los
procesos de erosi´on act´uan generalmente sobre las capas m´as subsuperficiales
del perfil y los denudacionales o de remoci´on en masa afectan el perfil a una
profundidad considerable.
2.2.4. Partes de un Deslizamiento
En la Figura 2.5 se muestra un deslizamiento t´ıpico o desplazamiento en
masa. Las partes principales son las siguientes:
Cabeza. Parte superior de la masa de material que se mueve. La cabeza del
deslizamiento no corresponde necesariamente a la cabeza del talud. Arriba
de la cabeza est´a la corona.
10

21. Cima. El punto m´as alto de la cabeza, en el contacto entre el material
perturbado y el escarpe principal.
Corona. El material que se encuentra en el sitio, (pr´acticamente inaltera-
do), adyacente a la parte m´as alta del escarpe principal, por encima de la
cabeza.
Escarpe principal. Superficie muy inclinada a lo largo de la periferia pos-
terior del ´area en movimiento, causado por el desplazamiento del material.
La continuaci´on de la superficie del escarpe dentro del material conforma
la superficie de la falla.
Escarpe secundario. Superficie muy inclinada producida por el despla-
zamiento diferencial dentro de la masa que se mueve. En un deslizamiento
pueden formarse varios escarpes secundarios.
Superficie de falla. ´Area por debajo del movimiento y que delimita el
volumen del material desplazado. El suelo por debajo de la superficie de la
falla no se mueve, mientras que el que se encuentra por encima de ´esta, se
desplaza. En algunos movimientos no hay superficie de falla.
Pie de la superficie de falla. La l´ınea de interceptaci´on (algunas veces
tapada) entre la parte inferior de la superficie de rotura y la superficie
original del terreno.
Base. El ´area cubierta por el material perturbado abajo del pie de la su-
perficie de falla.
Punta o u˜na. El punto de la base que se encuentra a m´as distancia de la
cima.
Cuerpo principal del deslizamiento. El material desplazado que se en-
cuentra por encima de la superficie de falla. Se pueden presentar varios
cuerpos en movimiento.
Superficie original del terreno. La superficie que exist´ıa antes de que se
presentara el movimiento.
Costado o flanco. Un lado (perfil lateral) del movimiento. Se debe dife-
renciar el flanco derecho y el izquierdo.
Derecha e izquierda. Para describir un deslizamiento se recomienda uti-
lizar la orientaci´on geogr´afica (Norte, Sur, Este, Oeste); pero si se emplean
las palabras derecha e izquierda, deben referirse al deslizamiento observado
desde la corona hacia el pie.
11

22. Figura 2.5: Partes generales de un talud o ladera.
2.3. Clasificaci´on Movimientos en Masa
Para la clasificaci´on de los deslizamientos se presenta el sistema propuesto
por Varnes (1978), el cual tipifica los principales tipos de movimiento. Aqu´ı se pre-
sentan algunas adiciones a los procesos de movimiento identificados originalmente
por Varnes. Algunos de estos movimientos est´an incluidos en la clasificaci´on de los
procesos de deterioro (previos a un deslizamiento) y es dif´ıcil identificar cu´ando
son procesos de deterioro y cu´ando son componentes principales del movimiento
del talud. Por ejemplo, la erosi´on se clasifica como un proceso y no como un tipo
de movimiento.
2.3.1. Ca´ıdo
Ca´ıdo es el desprendimiento y ca´ıda de materiales del talud. En los ca´ıdos
se desprende una masa de cualquier tama˜no desde un talud de pendiente fuer-
te a lo largo de una superficie en la cual el desplazamiento de corte es m´ınimo
o no se da. Este desplazamiento se produce principalmente por ca´ıda libre, a
saltos o rodando (Figura 2.6). Los ca´ıdos de suelo, en escarpes semi-verticales,
representan un riesgo importante para los elementos que estan debajo del talud
(Figura 2.7). Los ca´ıdos pueden incluir desde suelo y part´ıculas relativamente
12

23. Figura 2.6: Esquema de cados de roca y residuos.
peque˜nas, hasta bloques de varios metros c´ubicos. Los fragmentos son de dife-
rentes tama˜nos y generalmente se rompen en el proceso de ca´ıdo. Los ca´ıdos de
roca corresponden a bloques de roca relativamente sana; los ca´ıdos de residuos o
detritos, est´an compuestos por fragmentos de materiales p´etreos y los ca´ıdos de
tierra, corresponden a materiales compuestos de part´ıculas peque˜nas de suelo o
masas blandas. Los ca´ıdos o desprendimientos de suelo ocurren en taludes de muy
alta pendiente, especialmente en las terrazas producto de dep´ositos aluviales. La
activaci´on de ca´ıdos, o derrumbes de suelo, es muy com´un en los suelos residuales
con estructuras heredadas. Generalmente, van precedidos de agrietamientos en
la cabeza del talud. Los procesos del movimiento de los ca´ıdos incluye un ran-
go completo de movimientos r´apidos tales como: saltos, brincos, rebotes, giros,
ca´ıdas, etc. Todos estos movimientos pueden ocurrir en secuencias diferentes. El
movimiento de ca´ıdo es muy r´apido a extremadamente r´apido y puede o no, estar
precedido de movimientos menores que conduzcan a la separaci´on progresiva o
a la inclinaci´on del bloque o masa de material. Com´unmente, los ca´ıdos ocurren
sin evidencias previas de movimiento. Los factores que controlan el tipo preciso
de movimiento, son la pendiente del talud, la morfolog´ıa y la rugosidad de la
superficie (incluyendo la cobertura vegetal).
2.3.2. Inclinaci´on o Volcamiento
Este tipo de movimiento consiste en una rotaci´on hacia adelante de una
unidad o unidades de material t´erreo con centro de giro por debajo del centro
de gravedad de la unidad. Generalmente, los volcamientos ocurren en las forma-
ciones rocosas, pero tambi´en, se presentan en suelos cohesivos secos y en suelos
residuales (Figura 2.8). La inclinaci´on puede abarcar zonas muy peque˜nas o in-
cluir vol´umenes grandes hasta de varios millones de metros c´ubicos.
Las caracter´ısticas de la estructura de la formaci´on geol´ogica determinan
13

24. Figura 2.7: Ca´ıdo o desprendimiento de suelo.
la forma de ocurrencia de la inclinaci´on. Las caracter´ısticas de buzamiento y es-
tratificaci´on de los grupos de discontinuidades definen el proceso, la naturaleza
del proceso, la altura y el tama˜no del bloque inclinado. Dependiendo de las ca-
racter´ısticas geom´etricas y de la estructura geol´ogica, la inclinaci´on puede o no
terminar en ca´ıdos o en derrumbes (Figura 2.9 y 2.10). Las fuerzas que producen
el volcamiento son generadas por las unidades adyacentes, el agua en las grietas
o juntas, las expansiones y los movimientos s´ısmicos. Las inclinaciones pueden
variar de extremadamente lentas a extremadamente r´apidas.
Por lo general, son lentas a extremadamente lentas al inicio y aumentan
de velocidad con el tiempo. A menudo, terminan en ca´ıdos de roca o residuos,
derrumbes (ca´ıdos de suelo) o flujos (Figura 2.11). En los volcamientos de roca,
las fracturas definen las caracter´ısticas del movimiento. En las inclinaciones del
suelo las grietas de tensi´on, la cohesi´on de los materiales, la altura y la pendiente
de los taludes, determinan el volumen de la masa, la magnitud del movimiento y
la posibilidad de desmoronamiento, ca´ıdo o flujo.
Se pueden diferenciar tres tipos de volcamiento:
Volcamiento a flexi´on Columnas continuas se rompen y separan unas de
otras en flexi´on a medida que se inclinan hacia adelante (Figura 2.12).
Volcamiento en V invertida Consiste en la inclinaci´on m´ultiple de una
serie de bloques con centro de giro en la superficie inferior del sistema de
volcamiento, el cual puede convertirse en una superficie de falla.
Flexi´on en bloque Flexi´on continua de columnas largas a trav´es de des-
plazamientos acumulados a lo largo de las numerosas juntas.
14

25. Figura 2.8: Procesos que conducen al Volcamiento o inclinacin en materiales re-
siduales.
2.3.3. Reptaci´on (Creep)
La reptaci´on o creep consiste en movimientos del suelo subsuperficial desde
muy lentos a extremadamente lentos sin una superficie definida de falla. La pro-
fundidad del movimiento puede ser desde pocos cent´ımetros hasta varios metros.
Generalmente, el desplazamiento horizontal es de unos pocos cent´ımetros al a˜no
y afecta a grandes ´areas de terreno (Figura 2.13). La reptaci´on puede preceder
a movimientos m´as r´apidos como los flujos o deslizamientos traslacionales. La
reptaci´on com´unmente ocurre en las laderas con pendiente baja a media. Se le
atribuye a las alteraciones clim´aticas relacionadas con los procesos de humede-
cimiento y secado en los suelos, usualmente arcillosos, muy blandos o alterados,
con caracter´ısticas expansivas.
2.3.4. Deslizamientos en Masa (Traslacionales y Rotacio-
nales)
El deslizamiento en masa consiste en un desplazamiento de corte a lo largo
de una o varias superficies, que pueden detectarse f´acilmente o dentro de una zona
15

26. Figura 2.9: Inclinaci´on y ca´ıdos en un proceso de erosi´on.
Figura 2.10: El volcamiento puede generar un desmoronamiento del talud o falla
en escalera, formando ca´ıdos o derrumbes.
relativamente delgada (Figura 2.14). Los deslizamientos en masa pueden ser de
una sola masa coherente que se mueve, o pueden comprender varias unidades o
masas semi-independientes. El movimiento puede ser progresivo, o sea, que no se
inicia simult´aneamente a lo largo de toda la que ser´ıa la superficie de falla, sino
que se va generando en un proceso gradual. La superficie de falla es una zona
de determinado espesor, en la cual se producen cambios volum´etricos y despla-
zamientos relacionados con la falla o rotura, al cortante de los materiales. Los
desplazamientos en masa se pueden subdividir en subtipos denominados desli-
zamientos rotacionales, deslizamientos traslacionales o planares y deslizamientos
compuestos de rotaci´on y traslaci´on. Esta diferenciaci´on es importante porque
puede definir el sistema de an´alisis y el tipo de estabilizaci´on que se va a emplear.
16

27. Figura 2.11: Proceso de falla al volcamiento.
Figura 2.12: Modos complejos de volcamiento.
2.3.5. Deslizamiento Rotacional
En un desplazamiento rotacional, la superficie de falla es c´oncava hacia
arriba y el movimiento es rotacional con respecto al eje paralelo a la superficie y
transversal al deslizamiento. El centro de giro se encuentra por encima del centro
de gravedad del cuerpo del movimiento. Visto en planta, el deslizamiento de
rotaci´on posee una serie de agrietamientos conc´entricos y c´oncavos en la direcci´on
del movimiento. El movimiento produce un ´area superior de hundimiento y otra
inferior de deslizamiento, lo cual genera, com´unmente, flujos de materiales por
17

28. Figura 2.13: Esquema de un proceso de reptaci´on.
Figura 2.14: Deslizamientos en suelos blandos.
debajo del pie del deslizamiento (Figura 2.15). La cabeza del movimiento bascula
hacia atr´as y los ´arboles se inclinan, de forma diferente, en la cabeza y en el pie
del deslizamiento.
Curvatura de la superficie de falla Los deslizamientos estrictamente rotacio-
nales (c´ırculos de falla) ocurren usualmente en suelos homog´eneos, sean
naturales o artificiales y debido a su facilidad de an´alisis son el tipo de
deslizamiento m´as estudiado en la literatura. En las zonas tropicales cuan-
do existe rotaci´on, la superficie de falla generalmente es curva, pero no
necesariamente circular, y est´a relacionada con la presencia de materiales
residuales donde la resistencia al corte de los materiales aumenta con la pro-
fundidad. Sin embargo, en las zonas de meteorizaci´on muy profunda y en
los rellenos de altura significativa, algunas superficies de falla se asemejan
a c´ırculos.
En la mayor´ıa de los desplazamientos rotacionales se forma una superficie c´oncava
en forma de cuchara (Figura 2.16). Los desplazamientos rotacionales generalmen-
te tienen una relacin Dr/Lr entre 0.15 y 0.33 (Skempton y Hutchinson, 1969). En
18

29. Figura 2.15: Deslizamiento rotacional tpico.
Figura 2.16: Desplazamiento de rotaci´on en una ladera.
la cabeza del movimiento, el desplazamiento aparentemente es semi-vertical y tie-
ne muy poca rotaci´on. No obstante, se puede observar que la superficie original del
terreno gira en la direcci´on de la corona del talud, aunque otros bloques giren en la
direcci´on opuesta. La formaci´on de los escarpes semi-verticales en los deslizamien-
tos de rotaci´on facilita la ocurrencia de movimientos retrogresivos o progresivos
hacia arriba. Dentro del deslizamiento ocurren otros desplazamientos curvos que
forman escarpes secundarios y ocasionalmente, ocurren varios desplazamientos
sucesivos en su origen pero que conforman una zona de desplazamientos rotacio-
nales independientes (Figura 2.17). Los casos m´as conocidos de deslizamientos de
rotaci´on, se presentan en suelos arcillosos blandos con perfil profundo y en suelos
residuales con perfiles meteorizados de gran espesor (Figura 2.18). Tambi´en se
presentan con frecuencia en los terraplenes. Generalmente, la forma y localiza-
ci´on de la superficie de falla est´a influenciada por las discontinuidades y juntas o
planos de estratificaci´on.
19

30. Figura 2.17: Deslizamientos sucesivos dentro de un movimiento general de rota-
ci´on.
Figura 2.18: Desplazamiento rotacional en suelos residuales.
El efecto de estas discontinuidades debe tenerse muy en cuenta en el mo-
mento que se haga el an´alisis de estabilidad. Las superficies de falla pueden ser
tangentes o secantes a esas zonas de debilidad (Figura 2.19).
2.3.6. Deslizamiento de Traslaci´on
En el desplazamiento de traslaci´on la masa se desliza hacia afuera o hacia
abajo, a lo largo de una superficie m´as o menos plana o ligeramente ondulada
y tiene muy poco o nada de movimiento de rotaci´on o volteo (Figura 2.20). Los
movimientos traslacionales generalmente, tienen una relaci´on Dr/Lr de menos de
0.1. En muchos desplazamientos de traslaci´on, la masa se deforma y/o se rompe
y puede convertirse en flujo, especialmente en las zonas de pendiente fuerte.
20

31. Figura 2.19: Efectos de la estructura en la formaci´on de los desplazamientos a
rotaci´on.
Influencia de la estructura sobre los deslizamientos de traslaci´on
Los movimientos de traslaci´on son com´unmente controlados por superficies
d´ebiles tales como fallas, juntas, fracturas, planos de estratificaci´on, foliaci´on, slic-
kensides o por el contacto entre la roca y los suelos blandos o coluviones (Figura
2.21). A los movimientos sobre discontinuidades sencillas en roca, se les denomi-
nan deslizamientos de bloque, los cuales conforman unidades coherentes o grupos
de unidades coherentes. Cuando ocurren a lo largo de dos discontinuidades, se les
conocen como deslizamientos de cu˜na y cuando se presentan sobre varios niveles
de una familia de discontinuidades, se les puede denominar falla en escalera.
Deslizamientos de traslaci´on en suelos residuales.
En los suelos residuales las diferencias en la meteorizaci´on profundas pro-
pician la presencia de los deslizamientos de traslaci´on. Las superficies de falla
generalmente coinciden con las zonas de cambio a la resistencia al cortante por
efecto de la meteorizaci´on. Por ejemplo, en los suelos residuales de rocas ´ıgneas
y metam´orficas con perfiles de meteorizaci´on profundos, son comunes los desli-
zamientos profundos sobre superficies de falla semi-planas. Los deslizamientos de
21

32. Figura 2.20: Deslizamientos de traslaci´on en la v´ıa Tijuana - Ensenada (M´exico).
traslaci´on en suelos residuales, generalmente son r´apidos y pueden terminar en
flujos.
Diferencia entre los movimientos de rotaci´on y de traslaci´on.
En los movimientos de rotaci´on la relaci´on D/L es mayor de 0.15, mientras
en los de traslaci´on D/L es menor de 0.10. (Figura 2.22). En un movimiento de
rotaci´on, la masa trata de auto-estabilizarse, mientras en uno de traslaci´on, puede
progresar indefinidamente a lo largo de la ladera hacia abajo. La diferencia m´as
importante entre los movimientos de rotaci´on y traslaci´on se relaciona con la
aplicabilidad o no, de los diversos sistemas de estabilizaci´on. Algunos sistemas de
estabilizaci´on no son efectivos en los deslizamientos de rotaci´on o de traslaci´on.
Mecanismos de falla t´ıpicos
Los mecanismos de falla t´ıpicos en movimientos en masa traslacionales se
presentan a continuaci´on.
1. Deslizamientos Traslacionales Superficiales Son deslizamientos de muy
poco espesor (m´aximo 1.50 cm y promedio entre 50 y 70 cm), ocurridos en
laderas de muy fuerte pendiente (inclinaciones mayores de 35 grados), cuan-
do una capa muy delgada de cenizas volc´anicas y eventualmente de suelos
org´anicos, se desliza sobre la roca inmediatamente subyacente (rocas ´ıgneas
y metasedimentarias compactas e impermeables). Por esta raz´an, la super-
ficie de falla es aproximadamente paralela a la superficie del terreno. El
mecanismo de falla puede describirse de la siguiente manera:
Lluvias intensas. Estos procesos de inestabilidad, se asocian con lluvias
aisladas de duraci´on e intensidad importantes.
Infiltraci´on r´apida del agua, a trav´es de las capas de cenizas volc´anicas,
como se dijo muy permeables.
Disminuci´on de la cohesi´on efectiva de estos materiales, por reducci´on
de la succi´on y por p´erdida del cementante (reducci´on o anulaci´on de
22

33. Figura 2.21: Ejemplos de desplazamiento de traslaci´on.
la cohesi´on aparente). Paralelamente, se presenta un aumento de la
presi´on de poros en exceso de la hidrost´atica, por la reducci´on de la
permeabilidad con la profundidad (contacto cenizas / roca).
Falla del talud
2. Deslizamientos traslacionales profundos Son, igualmente, deslizamien-
23

34. Figura 2.22: Relaciones D/L para deslizamientos de traslaci´on y rotaci´on (Abram-
son y otros, 2002).
tos de traslaci´on (desplazamiento relativo de unos estratos sobre otros), pero
de mayor espesor (espesores de la franja fallada mayores de 5 m y en al-
gunos casos superiores a 10 y 15 m). La superficie de falla es recta en las
zonas bajas y medias del deslizamiento, pero dada la gran profundidad del
estrato deslizado, cerca de la corona, la superficie adquiere una forma m´as
o menos circular. Nuevamente dicha superficie coincide con el contacto ce-
nizas volc´anicas - rocas ´ıgneas y metasedimentarias, pero el mecanismo de
falla es completamente diferente y puede explicarse de la siguiente forma:
Lluvias acumuladas de magnitud importante. A diferencia de los desli-
zamientos de traslaci´on superficial, este tipo de deslizamientos se aso-
cian m´as con lluvias precedentes acumuladas (25 o 30 d´ıas), que con
las lluvias aisladas del d´ıa.
Infiltraci´on r´apida del agua a trav´es de las cenizas volc´anicas superfi-
ciales.
Concentraci´on desfavorable de las aguas subsuperficiales, generada por
la forma de la ladera. Las aguas subsuperficiales se concentran en la
parte central de laderas c´oncavas (en planta y perfil) y se acumulan
en las zonas bajas de dichas microcuencas, donde com´unmente existe
un estrechamiento. La acumulaci´on indicada favorece el desarrollo de
niveles de agua colgados.
Las presiones hidrost´aticas generadas alcanzan posiciones cr´ıticas y
producen la falla del talud.
La alta saturaci´on de la masa fallada derivada de la existencia de niveles
colgados en el suelo y la ocurrencia de los eventos en zonas cercanas a cauces
24

35. permanentes o intermitentes, determinan que estos procesos de inestabilidad
se conviertan r´apidamente en flujos de tierra y lodos, incrementando su
poder destructivo. Definitivamente desde la ´optica de la reducci´on del riesgo,
esto es, de la reducci´on de las p´erdidas y da˜nos que pueden generar eventos
naturales son este tipo de procesos los que deben prevenirse y controlarse
con mayor efectividad.
3. Deslizamientos traslacionales por socavaci´on Son deslizamientos ge-
nerados por la acci´on erosiva de las corrientes del lugar, las cuales act´uan
sobre la base de taludes constituidos por suelos altamente erodables (colu-
viones, cenizas volc´anicas, terrazas aluviales). Dentro de este tipo de pro-
cesos de inestabilidad, pueden diferenciarse deslizamientos generados por
socavaci´on lateral, como por ejemplo los localizados en el Sector de Malte-
ria donde las crecientes y los flujos de tierra y lodos que han transitado por
la Quebrada Manizales, han generado la sedimentaci´on excesiva del cauce
(cuando baja la energ´ıa de la creciente), produciendo la divagaci´on late-
ral del flujo. Tambi´en se identifican deslizamientos asociados a procesos de
socavaci´on de fondo, cuando por efecto de las grande velocidades del flujo
(fuertes pendientes longitudinales) y la poca resistencia a la erosi´on de los
suelos (cenizas volc´anicas arenosas), se produce un lavado de la base o la
pata del talud y su falla consecuente.
4. Deslizamientos traslacionales en rellenos Tienen espesores entre 0.5
m y 3 m y se asocian con lluvias aisladas, de gran intensidad y duraci´on. La
superficie de falla coincide con el contacto entre una franja saturada y una
franja parcialmente saturada (en un mismo tipo de suelo). En este orden de
ideas, la precipitaci´on se infiltra a trav´es de los estratos de relleno permea-
bles, produci´endose un decremento o incluso una anulaci´on de la cohesi´on
efectiva en una capa del relleno, par´ametro que en este caso depende exclu-
sivamente de los esfuerzos de tensi´on capilar derivados de una condici´on de
saturaci´on parcial (es claro, que el proceso corte y depositaci´on, ha destrui-
do completamente la cohesi´on real del suelo y la historia de esfuerzos en el
mismo).
2.3.7. Extensi´on lateral
Se denomina extensi´on o esparcimiento lateral a los movimientos con com-
ponentes, principalmente laterales, en taludes de baja pendiente. En los espar-
cimientos laterales el modo del movimiento dominante, es la extensi´on lateral
acomodada por fracturas de corte y tensi´on (sobre roca o sobre suelos pl´asticos).
Las extensiones laterales ocurren com´unmente en las masas de roca, sobre suelos
25

36. pl´asticos o finos, tales como arcillas y limos sensitivos que pierden gran parte de
su resistencia al remoldearse.
Los esparcimientos laterales son muy comunes en los sedimentos glaciales y
marinos, pero no lo son en las zonas de suelos tropicales residuales. El mecanismo
de falla de una extensi´on lateral puede incluir adem´as, elementos de rotaci´on,
traslaci´on, o de flujo sobre materiales pl´asticos (Figura 2.23). Generalmente, los
movimientos son complejos y dif´ıciles de caracterizar. La rata de movimiento es
extremadamente lenta. La falla es progresiva, o sea, que se inicia en un ´area local
relativamente peque˜na y progresa r´apidamente a ´areas mayores.
Tipos de Extensi´on Lateral
Se debe distinguir entre dos tipos de esparcimiento lateral as´ı:
Movimientos distribuidos en una extensi´on, pero sin una superficie basal
bien definida de corte o de flujo pl´astico. Esto ocurre predominantemente
en las rocas, especialmente en las crestas de serran´ıas. La mec´anica de este
movimiento no es muy bien conocida.
Movimientos que envuelven fracturas y extensi´on de roca o suelo, debido a
licuaci´on o flujo pl´astico del material subyacente.
Las capas superiores pueden hundirse, trasladarse, rotarse, desintegrarse o
pueden licuarse y fluir.
Figura 2.23: Esquema de una extensi´on lateral.
2.3.8. Hundimientos
Los hundimientos son movimientos generalmente verticales de masas de
suelo, en las cuales ocurre una disminuci´on del volumen general del terreno. Los
procesos de hundimiento de gran magnitud se clasifican como parte de los mo-
vimientos en masa o deslizamientos, aunque para su ocurrencia, la presencia de
un talud no es necesariamente un pre-requisito. Pueden ser de gran magnitud o
relativamente peque˜nos. Los hundimientos obedecen a diferentes causas naturales.
26

37. Hundimientos por deformaci´on geol´ogica (Sagging)
Los hundimientos por deformaci´on geol´ogica conocidos en la nomenclatura
internacional como sagging (Hutchinson, 1988), consisten en deformaciones pro-
fundas, en gran escala, bajo la influencia de la gravedad. Se presentan en macizos
de roca aparentemente competente donde han ocurrido procesos internos de cam-
bio de esfuerzos. En la figura 2.24 se muestran los principales tipos de sagging.
Figura 2.24: Tipos de sagging o hundimientos por deformaci´on geol´ogica.
Depresi´on por Subsidencia (Formaci´on de cavernas y sinkholes)
La subsidencia consiste en el hundimiento generalizado del terreno. Los
movimientos masivos de subsidencia se dan desde muy lentos a r´apidos y pueden
estar relacionados con diversas causas naturales entre las cuales se encuentran
las formaciones solubles o k´arsticas y la explotaci´on de aguas subterr´aneas. Las
27

38. calizas y dolomitas son rocas carbonatadas, solubles y muy susceptibles a la
descomposici´on qu´ımica. La meteorizaci´on qu´ımica produce vac´ıos o cavernas
dentro de la formaci´on rocosa, que pueden ser de gran tama˜no. El hundimiento o
colapso del techo de estas cavernas produce deslizamientos por hundimiento. El
resultado puede ser la generaci´on de una dolina o sinkhole.
Hundimientos y desplazamientos confinados por cambio de presiones
de poros.
Con relativa frecuencia ocurren hundimientos y desplazamientos dentro del
terreno, en condiciones confinadas o semi-confinadas, sin que se presenten super-
ficies de falla completas como se indica en la figura 2.25. Estos desplazamientos
obedecen a deformaciones o reacomodo interno de las part´ıculas al aumentar la
presi´on de poros o disminuir las tensiones negativas.
Figura 2.25: Hundimientos confinados.
En este tipo de movimiento del terreno se presentan agrietamientos, hun-
dimientos y levantamientos del terreno. El caso m´as com´un es el de los rellenos
detr´as de los muros de contenci´on.
Hundimiento de terraplenes
Existe una tendencia de los terraplenes a experimentar cambios de volu-
men y asentamiento o hundimiento. Generalmente, estos movimientos del talud
28

39. est´an relacionados con deficiencias en el proceso de compactaci´on, la falta de
confinamiento lateral, o el asentamiento co-s´ısmico. El hundimiento puede ser un
asentamiento general del suelo de cimentaci´on por debajo del terrapl´en. Con fre-
cuencia, los hundimientos de terraplenes generan agrietamientos longitudinales,
los cuales eventualmente pueden inducir deslizamientos de los taludes laterales.
Si el terrapl´en se encuentra sobre suelos licuables se puede producir su colapso
en un sismo de gran magnitud.
2.3.9. Flujos
En un flujo ocurren movimientos relativos de las part´ıculas, o bloques
peque˜nos, dentro de una masa que se mueve o desliza sobre una superficie. Las
deformaciones relativas internas son muy grandes y fluyen en forma similar a un
l´ıquido viscoso. El flujo puede ser laminar a turbulento. Al aumentar la densidad
y la viscosidad, el flujo puede transportar grandes bloques hacia la parte superior.
Activaci´on de los Flujos
La ocurrencia de flujos puede estar relacionada con los siguientes factores:
Las lluvias La saturaci´on de los materiales subsuperficiales puede convertir
el suelo en un fluido viscoso. Algunos suelos como los materiales volc´anicos,
absorben agua muy f´acilmente cuando son alterados, fracturados o agrie-
tados por un deslizamiento inicial y esta saturaci´on puede conducir a la
formacin de un flujo. Para que ocurra un flujo se puede requerir un determi-
nado volumen de agua presente. Se han realizado estudios para cuantificar
el nivel de lluvias que se requieren para producir flujos y es frecuente la
ocurrencia de flujos (simult´aneamente en sitios diferentes) dentro de una
misma formaci´on en el momento de una lluvia de gran intensidad o de un
evento s´ısmico.
El deshielo de nevados El deshielo de los nevados puede activar flujos de
materiales volc´anicos, conocidos con el nombre de Lahares.
Los sismos Los eventos s´ısmicos pueden generar un desprendimiento gene-
ralizado de bloques de roca que podr´ıan terminar en un flujo. Igualmente,
la licuaci´on de los suelos puede terminar en flujos de suelo o lodo.
La alteraci´on de suelos sensitivos Algunos flujos resultan de la altera-
ci´on de suelos muy sensitivos, tales como los sedimentos no consolidados.
Las arcillas de origen marino son generalmente muy sensitivas o r´apidas.
El lavado de la sal, facilita el colapso de la estructura de la arcilla y la
formaci´on de flujos, por la infiltracin de agua.
29

40. Los deslizamientos en zonas de alta pendiente Al presentarse un
deslizamiento de traslaci´on o de rotaci´on en una ladera de alta pendiente,
existe la tendencia a la formaci´on de un flujo al adquirir velocidad las masas
de suelo desprendidas. Con frecuencia se unen varios deslizamientos para
conformar un flujo de gran magnitud.
La Velocidad de los Flujos
Los flujos pueden ser lentos o r´apidos (Figura 2.26), as´ı como secos o
h´umedos y los hay de roca, de residuos o de suelo o tierra. Los flujos muy lentos
(o extremadamente lentos) se asimilan en ocasiones, a los fen´omenos de reptaci´on.
En los flujos existe una superficie f´acilmente identificable de separaci´on entre el
material que se mueve y el subyacente, mientras en la reptaci´on, la velocidad del
movimiento disminuye al profundizar en el perfil, sin que exista una superficie
definida de rotura.
Figura 2.26: Velocidad de los Flujos.
Tipos de Flujos
Los flujos se clasifican de acuerdo con las caracter´ısticas del material des-
lizado.
30

41. Flujos de bloques de roca Los flujos de bloques de roca est´an compues-
tos por bloques y cantos de roca, con o sin presencia de materiales finos.
Las pendientes de estos taludes comnmente son muy empinadas (m´as de
45 ◦
). Inicialmente, se presentan como ca´ıdos o deslizamientos y r´apidamen-
te evolucionan y se transforman a flujos o avalanchas. La pendiente de los
flujos es generalmente superior a 20 % y es com´un que haya pendientes
de m´as de 100 %. Su presencia es com´un tanto en las rocas ´ıgneas y me-
tam´orficas muy fracturadas, como en las rocas sedimentarias con ´angulos
fuertes de buzamiento de los planos de estratificaci´on. En las rocas ´ıgneas
o metam´orficas, los flujos pueden estar precedidos por fen´omenos de incli-
naci´on y en las rocas metam´orficas por desplazamientos de traslaci´on a lo
largo de los planos de estratificaci´on. Los flujos de roca de mayor magnitud,
generalmente se presentan en las rocas sedimentarias (Geertsema y otros,
2006). Para la formaci´on de grandes flujos de bloques de roca, se necesita
que haya planos importantes de debilidad en el macizo rocoso, tales como
intercalaciones de areniscas y lutitas y fallas geol´ogicas cercanas, con afe-
rencias importantes de roca fracturada, para lo cual se requieren alturas
importantes y pendientes grandes de la superficie del talud. A mayor altura
y/o pendiente, la velocidad de los flujos de roca es mayor. El tama˜no de
los bloques depende de los patrones de fracturaci´on del macizo de roca. Se
observa la relaci´on de los flujos en roca con perfiles de meteorizaci´on poco
profundos en los cuales las fallas est´an generalmente relacionadas con cam-
bios de esfuerzos y lixiviaci´on, ocasionados por la filtraci´on moment´anea
del agua en las primeras horas despu´es de una lluvia fuerte. Los flujos de
bloques de roca ocurren con mucha frecuencia en las zonas tropicales de
alta monta˜na y poca vegetaci´on, como en la cordillera de los Andes. Estos
flujos tienden a ser ligeramente h´umedos y su velocidad va de r´apida a muy
r´apida. La distribuci´on de velocidades simula la de los l´ıquidos viscosos.
Flujos de residuos (Detritos) Los flujos de residuos o de detritos son
movimientos relativamente r´apidos que llegan a ser extremadamente r´api-
dos y est´an compuestos de materiales gruesos con menos del 50 % de finos.
Por lo general, un flujo de rocas termina en uno de residuos (Figura 2.27).
Los materiales se van triturando por el mismo proceso del flujo y se ob-
serva una diferencia importante de tama˜nos entre la cabeza y el pie del
movimiento. Generalmente, los flujos de escombros o de detritos, contienen
part´ıculas de diferentes tama˜nos, ´arboles y material vegetal, as´ı como diver-
sos objetos arrastrados por el flujo. El movimiento de los flujos de detritos
se activa con las lluvias, debido a la p´erdida de resistencia por la dismi-
nuci´on de la succi´on al saturarse el material o por el desarrollo de fuerzas
debidas al movimiento del agua subterr´anea (Collins y Znidarcic, 1997).
31

42. Figura 2.27: Flujo de bloques de roca y residuos en la excavaci´on de un talud
para la construcci´on de una v´ıa.
Los da˜nos causados por los flujos de detritos abarcan ´areas relativamente
grandes (Figura 2.28). El flujo t´ıpico de detritos es una honda larga de ma-
teriales s´olidos y l´ıquidos entremezclados, que corre, en forma constante, a
trav´es de un canal con algunas ondas menores superpuestas que se mue-
ven a velocidades superiores a aquellas del flujo mismo. Los movimientos se
inician a velocidades moderadas y aumentan a medida que descienden por
la ladera o cauce. Al aumentar la velocidad, va arrastrando materiales y
objetos de diferentes tama˜nos. Cuando el canal es m´as peque˜no que el flujo,
se forman ondas horizontales o dep´ositos laterales a los lados del canal.
Figura 2.28: Flujo de detritos o residuos.
Flujo de suelo o tierra Los flujos de tierra son movimientos de materiales
32

43. con m´as del 50 % de finos y su consistencia es l´ıquida. Se inician com´unmente
como desplazamientos de rotaci´on o traslaci´on y al acumularse los suelos
sueltos abajo del pie del deslizamiento, ´estos fluyen sobre la ladera. Los flujos
de tierra son r´apidos o lentos, de acuerdo con la humedad y la pendiente
de la zona de ocurrencia. En las zonas de alta monta˜na y en las des´erticas,
se presentan flujos muy secos, por lo general peque˜nos pero de velocidades
altas.
2.3.10. Flujos de Lodo
En los flujos de lodo se habla de viscosidad propiamente dicha, llegando
al punto de hablar de suelos suspendidos en agua. Los flujos de lodo alcanzan
velocidades muy altas y poseen grandes fuerzas destructoras, las cuales dependen
de su caudal y velocidad. Un flujo de lodo posee tres unidades morfol´ogicas:
1. Un origen que generalmente es un deslizamiento
2. Un camino o canal de flujo
3. Una zona de acumulaci´on.
El origen consiste en una serie de escarpes de falla o desplazamientos de rotaci´on
o traslaci´on; el camino o canal es un ´area estrecha, recta o una serie de canales
a trav´es de los cuales fluye el material viscoso. La anchura, profundidad y pen-
diente del camino del flujo, var´ıa de acuerdo con las condiciones topogr´aficas y
morfol´ogicas. La zona de acumulaci´on es un ´area de menor pendiente en la cual
el flujo pierde velocidad y forma un abanico de dep´osito. (Figura 2.29).
Figura 2.29: Formaci´on de grandes flujos de lodo (Geertsema, 2006).
Densidad del flujo La densidad del flujo se mide mediante el porcentaje en
peso, de los sedimentos en relaci´on con el agua (Figura 2.30). Por ejemplo,
30 % de sedimentos equivalen al 30 % del peso total del agua correspondiente
33

44. a los sedimentos. Si el porcentaje del peso en los sedimentos es mayor del
80 %, se produce flujo de detritos o de lodos. Si el porcentaje es menos del
80 % pero mayor del 40 %, se produce flujo hiper-concentrado de sedimentos.
Si el porcentaje es menor del 25 %, se produce flujo de agua. Igualmente, se
debe tener en cuenta el peso unitario total de la mezcla: si el peso unitario
es m´as de 2.0 KN/m3
, el flujo corresponde al de una pasta granular y si
es menor de 2.0, corresponde a un comportamiento m´as viscoso y fluido
(Hutchinson, 1988).
Figura 2.30: Gr´afico para determinar el tipo de flujo de acuerdo con la concen-
traci´on de los sedimentos y del contenido de agua (Hutchinson, 1988).
2.3.11. Avalancha
Cuando los flujos alcanzan grandes velocidades se clasifican como avalan-
chas. En las avalanchas el flujo desciende formando una especie de r´ıos de roca,
suelo y residuos diversos (Figura 2.31). Estos flujos com´unmente se relacionan
con las lluvias ocasionales de ´ındices pluviom´etricos excepcionalmente altos, el
deshielo de los nevados o los movimientos s´ısmicos en zonas de alta monta˜na
y la ausencia de vegetaci´on. Esto ´ultimo, aunque es un factor influyente, no es
un pre-requisito para que ocurran. Las avalanchas son generadas a partir de un
34

45. Figura 2.31: Avalanchas por deslizamientos generalizados.
gran aporte de materiales de uno o varios deslizamientos o flujos, combinados
con un volumen importante de agua. Estas forman una masa de comportamiento
l´ıquido viscoso que logra velocidades muy altas (con gran poder destructivo) y
que corresponden generalmente, a fen´omenos regionales dentro de una cuenca de
drenaje. Las avalanchas pueden alcanzar velocidades de m´as de 50 m/s en algu-
nos casos. El movimiento de las avalanchas se define como un flujo turbulento de
granos. Este mecanismo no requiere de la presencia de una fase l´ıquida o gaseo-
sa y el movimiento se produce por transferencia de momentum al colisionar las
part´ıculas o bloques que se mueven. Los conos volc´anicos son muy susceptibles a
las avalanchas.
Lahares
Los lahares constituyen un tipo especial de avalancha o flujo de detritos,
generados por el deshielo r´apido de ´areas de nevados, con erupciones volc´anicas.
El flujo de agua arrastra lodo, ceniza volc´anica y detritos formando avalanchas de
gran magnitud y alta velocidad. Un ejemplo de lahar fue la avalancha de Armero
en Colombia, la cual sepult´o un pueblo completo y murieron 23.000 personas. El
lahar fue aumentando de tama˜no y velocidad a medida que se desplazaba por el
cauce de un r´ıo de alta pendiente. Al pasar un intervalo de tiempo y secarse, el
dep´osito del lahar se endureci´o.
35

46. 2.3.12. Movimientos Complejos
Con mucha frecuencia los movimientos de un talud incluyen una combina-
ci´on de dos o m´as tipos de desplazamiento descritos anteriormente. A este tipo de
deslizamiento que involucra varios tipos de movimientos, se le denomina Comple-
jo. Adicionalmente, un tipo de proceso activo puede convertirse en otro, a medida
que progresa el fen´omeno de desintegraci´on; es as´ı como una inclinaci´on puede
terminar en un ca´ıdo o en un deslizamiento en flujo.
36

47. Cap´ıtulo 3
Estabilidad de Taludes
La modelaci´on matem´atica de los taludes es parte de la pr´actica de la in-
genier´ıa geot´ecnica, con el objeto de analizar las condiciones de estabilidad de los
taludes naturales y la seguridad y funcionalidad del dise˜no en los taludes artifi-
ciales (Figura 3.1). Existe una gran cantidad de metodolog´ıas para la modelaci´on
matem´atica, la cual depende del objetivo del an´alisis y de los resultados que se
deseen obtener. Los objetivos principales del an´alisis matem´atico de los taludes
son los siguientes:
Determinar las condiciones de estabilidad del talud (si es estable o inestable
y el margen de estabilidad).
Investigar los mecanismos potenciales de falla (analizar c´omo ocurre la fa-
lla).
Determinar la sensitividad o susceptibilidad de los taludes a diferentes me-
canismos de activaci´on (Efecto de las lluvias, sismos, etc.)
Comparar la efectividad de las diferentes opciones de remediaci´on o estabi-
lizaci´on y su efecto sobre la estabilidad del talud.
Dise˜nar los taludes ´optimos en t´ermino de seguridad, confiabilidad y eco-
nom´ıa.
3.1. Herramientas Disponibles
Para el an´alisis de estabilidad de taludes se dispone de varias herramientas
tales como.
37

48. Figura 3.1: Ejemplo de un an´alisis de estabilidad de taludes (U. S. Corps of
Engineeers, 2003).
Tablas o ´abacos
Se han elaborado tablas y ´abacos para calcular en forma r´apida y sencilla,
los factores de seguridad para una variedad de condiciones.
An´alisis gr´aficos
Hist´oricamente, se han utilizado procedimientos gr´aficos o de pol´ıgonos de
fuerzas para calcular las condiciones de estabilidad de los taludes. Estos sistemas
gr´aficos son poco usados actualmente.
C´alculos manuales
La mayor´ıa de m´etodos de an´alisis se desarrollaron para c´alculos matem´ati-
cos manuales o con calculadora, de acuerdo con f´ormulas simplificadas.
Hojas de c´alculo
Algunos autores han desarrollado hojas de c´alculo, las cuales pueden uti-
lizarse para el an´alisis de taludes sencillos o con bajo nivel de complejidad.
38

49. Uso de Software
La t´ecnica de ´analisis que se escoja depende de las caracter´ısticas de los
sitios y del modo potencial de falla; dando especial consideraci´on a las fortalezas,
las debilidades y las limitaciones de cada metodolog´ıa de an´alisis. Hasta el a˜no
1975, la mayor´ıa de los an´alisis de estabilidad se realizaban en forma gr´afica o
utilizando calculadoras manuales. Con la llegada del computador los an´alisis se
pudieron realizar en forma m´as detallada; inicialmente utilizando tarjetas FOR-
TRAN y recientemente con programas de software, los cuales cada d´ıa son m´as
poderosos.
Teniendo en cuenta la gran cantidad de aplicaciones num´ericas disponibles
en la actualidad, es esencial que el ingeniero entienda las fortalezas y limitacio-
nes inherentes a cada metodolog´ıa. Existen una gran cantidad de herramientas
inform´aticas para el an´alisis de estabilidad de taludes. Dentro de estas herra-
mientas, los m´etodos de equilibrio l´ımite son los m´as utilizados; sin embargo, los
m´etodos esfuerzo - deformaci´on utilizando elementos finitos, han adquirido gran
importancia y uso en los ´ultimos a˜nos. La mayor´ıa de los an´alisis de estabili-
dad se realizan utilizando programas comerciales de software, los cuales permiten
analizar taludes complejos o con cantidad significativa de informaci´on, de forma
eficiente. Se recomienda en lo posible, utilizar siempre programas de computador.
El programa el cual se usar´a en este trabajo como pilar fundamental de
calculo es el Slide 5.0, que se describir´a brevemente a continuaci´on.
3.2. Software de Estabilidad de taludes Slide
5.0 de ROCSCIENCE
Slide 5.0 es el mas exhaustivo software de estabilidad de taludes disponible,
con an´alisis de filtraci´on de aguas subterr´aneas por el m´etodo de elementos finitos,
reducci´on r´apida, an´alisis probabil´ıstico y de sensibilidad, adem´as de apoyo de
dise˜no. Todo tipo de pendientes de tierra y roca, terraplenes, presas de tierra y
muros de contenci´on pueden ser analizados. Capacidad de importar poligonos de
AUTOCAD le permite crear y editar modelos complejos con gran facilidad.
Slide 5.0 es el software de estabilidad de taludes que s´olo tiene una funci´on
de an´alisis de elementos finitos y es la filtraci´on de aguas subterr´aneas para el
estado de equilibrio o de transici´on. Caudales, presiones y gradientes se calculan
sobre la base de condiciones de l´ımite hidr´aulico definidas por el usuario. El
an´alisis de la filtraci´on est´a totalmente integrado con el an´alisis de estabilidad de
taludes o se puede utilizar como un m´odulo independiente.
Slide 5.0 cuenta con amplias posibilidades de an´alisis probabil´ıstico - puede
asignar distribuciones estad´ısticas a casi todos los par´ametros de entrada, inclu-
39

50. Figura 3.2: Ejemplo de un an´alisis de estabilidad de taludes Slide 5.0.
yendo propiedades de los materiales, las propiedades de apoyo, las cargas, y la
ubicaci´on de nivel de aguas fre´aticas NAF. El calculo de la probabilidad de falla
o ´ındice de fiabilidad, proporciona una medida objetiva de los riesgos de fracaso
asociados a un talud. El an´alisis de sensibilidad permite determinar el efecto de
las variables individuales en el factor de seguridad de la ladera.
Slide ofrece nada menos que 17 modelos diferentes de la resistencia del
material de roca y suelo, en particular de Mohr-Coulomb, anisotr´opico y genera-
lizado de Hoek-Brown. Tipos de apoyo incluyen retenido, extremo anclado, micro
pila y geotextil. El an´alisis de nuevo le permite determinar la fuerza de apoyo
necesario para un factor de seguridad determinado. Los avanzados algoritmos de
b´usqueda de simplificar la tarea de encontrar la superficie de deslizamiento cr´ıtico
con el menor factor de seguridad.
Slide ofrece todos los m´etodos de corte vertical de equilibrio l´ımite para el
an´alisis de estabilidad de taludes que son est´andar en la industria, tales como:
Bishop Simplificado
Janbu Simplificado
Janbu Corregido
Spencer
40

51. Fellenius, entre otros
Otras y muchas caracter´ısticas m´as son explicadas en detalle en la p´agina
oficial de ROCSCIENCE, http://www.rockscience.com/products/8.
3.3. Metodolog´ıas para el An´alisis de la Estabi-
lidad
Dentro de las metodolog´ıas disponibles, se encuentran los m´etodos de l´ımi-
te de equilibrio, los m´etodos num´ericos y los m´etodos din´amicos para el an´alisis
de ca´ıdos de roca y flujos, entre otros. Los m´etodos num´ericos son la t´ecnica que
muestra la mejor aproximaci´on al detalle, de las condiciones de estabilidad en la
mayor´ıa de los casos de evaluaci´on de estabilidad de taludes. Sin embargo, los
m´etodos de l´ımite de equilibrio, son m´as sencillos de utilizar y permiten analizar
los casos de falla traslacional y de falla rotacional, as´ı como las fallas de inclinaci´on
(Toppling) y las fallas en cu˜na. Igualmente, los m´etodos de l´ımite de equilibrio
permiten el an´alisis combinado con t´ecnicas probabil´ısticas (Stead y otros, 2000).
En el caso de los sistemas de falla complejos, es conveniente utilizar metodolog´ıas
de modelaci´on que tengan en cuenta los factores que producen los movimientos.
Los factores que generan el deslizamiento pueden ser complejos y muy dif´ıciles
de modelar; no obstante, con el objeto de analizar esas situaciones complejas,
existen algunas herramientas utilizando elementos finitos, diferencias finitas, ele-
mentos discretos y modelos din´amicos. Igualmente, se pueden integrar al an´alisis
modelaciones de hidrogeolog´ıa y las solicitaciones s´ısmicas. En la tabla 3.1 se
presenta un resumen de las metodolog´ıas utilizadas en los an´alisis convencionales
de estabilidad de taludes.
3.3.1. Caracter´ısticas del an´alisis de l´ımite de equlibrio
Un an´alisis de l´ımite de equilibrio permite obtener un factor de seguridad o
a trav´es de un an´alisis regresivo, obtener los valores de la resistencia al cortante en
el momento de la falla. Una vez se han determinado las propiedades de resistencia
al cortante de los suelos, las presiones de poros y otras propiedades del suelo y del
talud, se puede proceder a calcular el factor de seguridad del talud. Este an´alisis
de estabilidad consiste en determinar si existe suficiente resistencia en los suelos
del talud para soportar los esfuerzos de cortante que tienden a causar la falla o
deslizamiento.
La mayor´ıa de los m´etodos de l´ımite de equilibrio tienen en com´un, la com-
paraci´on de las fuerzas o momentos resistentes y actuantes sobre una determinada
superficie de falla. Las variaciones principales de los diversos m´etodos son, el tipo
41

52. M´etodo Par´ametros
Utilizados
Ventajas Limitaciones
L´ımite de
equilibrio
Topograf´ıa del talud,
estratigraf´ıa, ´angulo
de fricci´on, cohesi´on,
peso unitario, niveles
fre´aticos y cargas ex-
ternas.
Existe una gran cantidad de
paquetes de software. Se ob-
tiene un n´umero de factor de
seguridad. Analiza superficies
curvas, rectas, cu˜nas, inclina-
ciones, etc. An´alisis en dos y
tres dimensiones con muchos
materiales, refuerzos y condi-
ciones de nivel de agua.
Genera un n´umero ´unico de
factor de seguridad sin tener en
cuenta el mecanismo de inesta-
bilidad. El resultado difiere de
acuerdo con el m´etodo que se
utilice. No incluye an´alisis de
las deformaciones.
Esfuerzo-
deformaci´on
continuos
Geometr´ıa del talud,
propiedades de los
materiales, propieda-
des el´asticas, elasto-
pl´asticas y de Creep.
Niveles fre´aticos, re-
sistencia.
Permite simular procesos de
deformaci´on. Permite determi-
nar la deformacin del talud y
el proceso de falla. Existen pro-
gramas para trabajar en dos y
tres dimensiones. Se puede in-
cluir an´alisis dinmico y an´alisis
de Creep.
Es complejo y no lineal.
Com´unmente no se tiene cono-
cimiento de los valores reales
a utilizar en la modelaci´on.
Se presentan varios grados de
libertad. No permite modelar
roca muy fracturada.
Discontinuos
Esfuerzo-
deformaci´on
elementos
discretos
Geometr´ıa del talud,
propiedades del ma-
terial, rigidez, discon-
tinuidades resistencia
y niveles fre´aticos.
Permite analizar la deforma-
ci´on y el movimiento relativo
de bloques.
Existe poca informaci´on dispo-
nible sobre las propiedades de
las juntas. Se presentan pro-
blemas de escala, especialmen-
te en los taludes en roca.
Cinem´aticos
estereogr´afi-
cos para
taludes en
roca
Geometr´ıa y carac-
ter´ısticas de las dis-
continuidades. Resis-
tencia a las disconti-
nuidades.
Es relativamente f´acil de uti-
lizar. Permite la identificaci´on
y an´alisis de bloques cr´ıticos,
utilizando teor´ıa de bloques.
Pueden combinarse con t´ecni-
cas estad´ısticas.
´Utiles para el dise˜no pre-
liminar. Se requiere criterio
de ingenier´ıa para determinar
cu´ales son las discontinuidades
cr´ıticas. Eval´ua las juntas.
Din´amica de
ca´ıdos de ro-
ca
Geometr´ıa del talud,
tama˜no y forma de
los bloques y coefi-
ciente de restituci´on.
Permite analizar la din´amica
de los bloques y existen progra-
mas en dos y tres dimensiones.
Existe muy poca experiencia
de su uso en los pa´ıses tropi-
cales.
Din´amica de
flujos
Relieve del terreno.
Concentraci´on de se-
dimentos, viscosidad
y propiedades de la
mezcla suelo-agua.
Se puede predecir el compor-
tamiento, velocidades, distan-
cia de recorrido y sedimenta-
ci´on de los flujos.
Se requiere calibrar los mode-
los para los materiales de cada
regi´on. Los resultados var´ıan
de acuerdo con el modelo utili-
zado.
Cuadro 3.1: Metodolog´ıas utilizadas en los an´alisis convencionales de estabilidad
de taludes.
42

53. de superficie de falla y la forma c´omo act´uan internamente las fuerzas sobre la
superficie de falla.
Concepto de Factor de Seguridad F. S. El factor de seguridad es empleado
por los ingenieros para conocer cu´al es el factor de amenaza para que el talud
falle en las peores condiciones de comportamiento para el cual se dise˜na.
Fellenius (1922) present´o el factor de seguridad como la relaci´on entre la
resistencia al corte real, calculada del material en el talud y los esfuerzos
de corte cr´ıticos que tratan de producir la falla, a lo largo de una superficie
supuesta de posible falla:
F.S. =
Resistenciaalcortantedisponible
Esfuerzoalcortanteactuante
(3.1)
En las superficies circulares donde existe un centro de giro y momentos
resistentes y actuantes:
F.S. =
Momentoresistentedisponible
Momentoactuante
(3.2)
Existen adem´as, otros sistemas para plantear el factor de seguridad, tales
como la relaci´on de altura cr´ıtica y altura real del talud, m´etodos proba-
bil´ısticos, as´ı como tablas emp´ıricas locales basadas en el comportamiento
t´ıpico de los taludes. La mayor´ıa de los sistemas de an´alisis asumen un
criterio de l´ımite de equilibrio donde el criterio de falla de Coulomb es satis-
fecho a lo largo de una determinada superficie. Se estudia un cuerpo libre en
equilibrio, partiendo de las fuerzas actuantes y de las fuerzas resistentes que
se requieren para producir el equilibrio. Calculada esta fuerza resistente, se
compara con la disponible del suelo o roca y se obtiene una indicaci´on del
factor de seguridad.
Otro criterio es dividir la masa que se va a estudiar en una serie de tajadas,
dovelas o bloques y considerar el equilibrio de cada tajada por separado.
Una vez realizado el an´alisis de cada tajada se analizan las condiciones de
equilibrio de la sumatoria de fuerzas o de momentos.
F.S. =
Resistenciaalcortantedisponible
Esfuerzoalcortanteactuante
(3.3)
F.S. =
Momentoresistentedisponible
Momentoactuante
(3.4)
43

54. Concepto de Superficie de Falla El t´ermino superficie de falla se utiliza para
referirse a una superficie asumida a lo largo de la cual puede ocurrir el desli-
zamiento o la rotura del talud (Figura 3.3); sin embargo, este deslizamiento
o rotura no ocurre a lo largo de esas superficies si el talud es dise˜nado ade-
cuadamente. En los m´etodos de l´ımite de equilibrio el factor de seguridad
se asume que es igual para todos los puntos a lo largo de la superficie de
falla; por lo tanto, este valor representa un promedio del valor total en toda
la superficie. Si la falla ocurre, los esfuerzos de cortante seran iguales en
todos los puntos a todo lo largo de la superficie de falla.
Figura 3.3: Superficie de falla y direcci´on de la resistencia al cortante (U.S. Corp
of Engineers, 2003).
Generalmente, se asume un gran n´umero de superficies de falla para en-
contrar la superficie de falla con el valor m´ınimo de factor de seguridad,
la cual se denomina superficie cr´ıtica de falla. Esta superficie cr´ıtica de fa-
lla es la superficie m´as probable para que se produzca el deslizamiento; no
obstante, pueden existir otras superficies de falla con factores de seguridad
ligeramente mayores, los cuales tambi´en se requiere tener en cuenta para el
an´alisis.
Formas de la superficie de falla Las t´ecnicas de l´ımite de equilibrio se
utilizan cuando las fallas corresponden a los deslizamientos de traslaci´on o
de rotaci´on sobre superficies de falla determinadas (Figura 3.4). Se pueden
estudiar superficies planas, circulares, logar´ıtmicas, parab´olicas y combina-
ciones de ´estas. En los ´ultimos a˜nos, se han desarrollado algunos modelos
de superficies de falla con forma no geom´etrica.
An´alisis de superficies planas Cuando existen discontinuidades planas
en la roca o en el suelo del talud, se acostumbra realizar el an´alisis de falla
a traslaci´on. Esta t´ecnica asume el deslizamiento traslacional de un cuerpo
r´ıgido a lo largo de un plano o a lo largo de la intersecci´on de dos planos,
como el caso de la falla en cu˜na.
44

55. Figura 3.4: Formas de la superficie de falla (U. S. Corps of Engineeers, 2003).
An´alisis de superficies curvas En los suelos o rocas blandas, las super-
ficies de falla a deslizamiento, tienden a tener una superficie curva. A estas
superficies se les conoce como c´ırculos de falla o superficies de falla rota-
cionales. En los an´alisis de estabilidad, se debe determinar la localizaci´on
de la superficie cr´ıtica de falla y el factor de seguridad a lo largo de esta
superficie.
Las grietas de tensi´on La existencia de grietas de tensi´on aumenta la
tendencia de un suelo a fallar (Figura 3.5); la longitud de la superficie de
falla a lo largo de la cual se genera resistencia, es reducida y adicionalmen-
te, la grieta puede llenarse con agua. En el caso de las lluvias, se pueden
generar presiones de poros transitorias que afectan la estabilidad del talud.
La profundidad de las grietas de tensi´on puede determinarse de acuerdo con
la siguiente expresi´on:
Zc =
2c
γ
tan2
(45 +
1
2
φ) (3.5)
Donde:
Zc = Profundidad de la grieta de tensi´on
c = Cohesi´on
γ = Peso unitario del suelo
φ = ´Angulo de fricci´on
45

56. Figura 3.5: Esquema de una grieta de tensi´on para an´alisis de l´ımite de equilibrio
(U.S. Corp of Engineers, 2003).
La presencia de grietas de tensi´on dificulta, en forma considerable, la con-
fiabilidad de los an´alisis cuando no se tiene en cuenta este factor. Las grietas de
tensi´on son muy importantes y profundas en los cortes de taludes donde existe
un alivio de presiones de confinamiento al ejecutarse la excavaci´on.
3.3.2. Par´ametros Utilizados en los An´alisis de L´ımite de
Equilibrio
Los modelos tienen en cuenta los factores primarios que afectan la estabili-
dad. Estos factores incluyen geometr´ıa del talud, par´ametros geol´ogicos, presencia
de grietas de tensi´on, cargas din´amicas por acci´on de los sismos, flujo de agua,
propiedades de resistencia y peso unitario de los suelos, etc. Sin embargo, no to-
dos los factores que afectan la estabilidad de un talud se pueden cuantificar para
incluirlos en un modelo matem´atico de l´ımite de equilibrio. Por lo tanto, hay si-
tuaciones en las cuales un enfoque de l´ımite de equilibrio no produce resultados
satisfactorios.
Pesos unitarios El peso unitario es tal vez el par´ametro m´as sencillo de
medir para el an´alisis de estabilidad de los taludes, es el que influye menos
en el factor de seguridad. Los pesos unitarios totales son pesos h´umedos por
encima del nivel fre´atico y saturados por debajo de ´este nivel. En el caso
de que se utilicen pesos sumergidos, se debe ignorar la presencia de nivel
fre´atico. La densidad saturada se puede determinar asumiendo un valor de
gravedad espec´ıfica G, el cual se puede suponer igual a 2.68 para la mayor´ıa
de los suelos (Cornforth, 2005).
Resistencia al cortante La resistencia al cortante que se va a utilizar
en los an´alisis, puede ser medida por alguno de los m´etodos de laboratorio
o de campo. Se debe tener en cuenta si se trata de condiciones drena-
das o no drenadas o si el an´alisis es realizado en estado no-saturado. Los
46

57. par´ametros deben corresponder a los niveles de esfuerzos sobre las superfi-
cies de falla potenciales. En los casos en los cuales ya ha ocurrido la falla del
talud, se recomienda emplear las resistencias residuales (Skempton, 1970,
1977,1985). Igualmente, debe tenerse en cuenta la disminuci´on de resisten-
cia, con el tiempo. Para suelos que son completamente saturados, el ´angulo
de fricci´on para condiciones no drenadas, es igual a cero. La resistencia no
drenada para suelos saturados puede ser determinada a partir de los en-
sayos no-consolidados no-drenados. Para los suelos parcialmente saturados,
tales como arcillas compactadas o suelos arcillosos por encima del nivel
fre´atico, las resistencias no drenadas deben obtenerse a partir de ensayos
no-consolidados, no-drenados en muestras con el mismo grado de saturaci´on
que el suelo en el campo. La envolvente de falla para esos suelos general-
mente, es curva y por lo tanto, es importante utilizar el mismo rango de
presiones de confinamiento tanto en los ensayos de laboratorio como en los
de campo.
Condiciones drenadas o no drenadas Las fallas de los taludes pueden
ocurrir en condiciones drenadas o no drenadas. Si la inestabilidad es causada
por los cambios en la carga, tal como la remoci´on de materiales de la parte
baja del talud o aumento de las cargas en la parte superior (en suelos de
baja permeabilidad) ´estos pueden no tener tiempo suficiente para drenar
durante el tiempo en el cual ocurre el cambio de carga. En ese caso, se dice
que las condiciones son no drenadas.
Generalmente, los suelos tienen permeabilidades suficientes para disipar las
presiones de poros en exceso y se comportan en condiciones drenadas. Para
las ratas normales de carga que equivalen a meses o semanas, se pueden
considerar drenados suelos con permeabilidades mayores de 104 cm/seg. En
cambio, los suelos con permeabilidades menores de 10-7 cm/seg, se conside-
ran no drenados. Mientras, las permeabilidades intermedias se consideran
parcialmente drenadas. Duncan (1996), recomienda que para los taludes en
los cuales la causa de la falla es el aumento de la presi´on de poros (de-
bida a las lluvias), el problema debe analizarse como condici´on drenada.
Para determinar las condiciones de drenaje Duncan (1996) sugiere utilizar
la siguiente expresi´on:
T =
Cvt
D2
(3.6)
Donde:
T = Factor adimensional
Cv = Coeficiente de consolidaci´on
t = Tiempo de drenaje
47

58. D = Longitud del camino de drenaje o distancia de salida del agua al cam-
bio de presiones.
Si T es mayor de 3, la condici´on es drenada.
Si T es menor de 0.01, la condici´on es no drenada.
Si T est´a entre 0.01 y 3.0, ocurre drenaje parcial durante el tiempo de
cambio de cargas. En este caso, deben analizarse ambas condiciones, el caso
drenado y el caso no drenado.
Esfuerzos totales y efectivos Los problemas de estabilidad de taludes
pueden analizarse suponiendo sistemas de esfuerzos totales o efectivos. En
principio, siempre es posible analizar la estabilidad de un talud utilizando
el m´etodo de presi´on efectiva, porque la resistencia del suelo es gobernada
por las presiones efectivas tanto en la condici´on drenada, como en la con-
dici´on no drenada; sin embargo, en la pr´actica es virtualmente imposible
determinar con precisi´on cu´ales son los excesos de presi´on de poros que se
van a generar por los cambios en las cargas (excavaciones, colocaci´on de
rellenos o cambios en el nivel de agua).
Debido a esto, no es posible desarrollar an´alisis precisos de estabilidad en
estas condiciones, utilizando procedimientos de esfuerzos efectivos. No obs-
tante, se puede trabajar todo el an´alisis usando presiones efectivas, sin que
se requiera especificar los valores de los excesos de poros en las condiciones
no drenadas. La mayor´ıa de los modelos de an´alisis trabajan con base en
las presiones efectivas.
Estabilidad a corto y a largo plazo En la estabilidad a corto plazo
debe tenerse en cuenta que los suelos que no tienen un drenaje r´apido,
est´an sujetos a presiones de poros por acci´on de las cargas aplicadas. En
la estabilidad a largo plazo, se supone que los suelos est´an drenados. Para
la estabilidad (a corto plazo) de las arcillas normalmente consolidadas y
de limos, se recomienda modelar con an´alisis de esfuerzos totales. Aunque
se puede realizar el an´alisis empleando esfuerzos efectivos, es muy dif´ıcil
estimar o medir las presiones de poros para su utilizaci´on en el an´alisis.
Para las arcillas sobreconsolidadas, el an´alisis de estabilidad a corto plazo,
pr´acticamente es imposible de realizar, debido a que la resistencia del suelo
cambia muy r´apidamente con el tiempo. En este caso, se recomienda utilizar
la experiencia local en la formaci´on arcillosa espec´ıfica analizada y usar
criterios emp´ıricos (Cornforth, 2005). La estabilidad a largo plazo, es m´as
f´acil de analizar que la estabilidad a corto plazo. Para todos los casos, se
recomienda emplear an´alisis de esfuerzos efectivos.
48

59. 3.4. M´etodos de L´ımite de Equilibrio
Durante muchos a˜nos se ha realizado el an´alisis de los movimientos de los
taludes o laderas, haciendo uso de las t´ecnicas de l´ımite de equilibrio. Este sistema
supone que en el caso de una falla, las fuerzas actuantes y resistentes, son iguales
a lo largo de la superficie de falla y equivalentes a un factor de seguridad de 1.0.
El an´alisis se puede realizar estudiando directamente la totalidad de la longitud
de la superficie de falla o dividiendo la masa deslizada en tajadas o dovelas. Cada
d´ıa se han ido mejorando los sistemas de dovelas desarrollados por Petterson y
Fellenius (1936). Algunos m´etodos son precisos y otros, solamente aproximados
(Figura 3.6).
Figura 3.6: M´etodos de an´alisis de estabilidad de taludes.
Los m´etodos de Bishop (1955) y Janb´u (1954) han sido muy utilizados
en los ´ultimos 50 a˜nos y se han desarrollado m´etodos de an´alisis m´as precisos y
complejos como los de Morgenstern y Price (1965) y Spencer (1967), ayudados
por programas de software que permiten realizar an´alisis muy rigurosos. Gene-
ralmente, los m´etodos son de iteraci´on y cada uno de ´estos posee un cierto grado
de precisi´on.
49

60. M´etodo Superficies
de Falla
Equilibrio Caracter´ısticas
Talud Infini-
to
Rectas Fuerzas Bloque delgado con nivel fretico, falla paralela
a la superficie.
Bolques o
cu˜nas
Cu˜nas con
tramos
rectos
Fuerzas Cu˜nas simples, dobles o triples, analizando las
fuerzas que act´uan sobre cada cu˜na.
Espiral
logar´ıtmica
(Frohlich,
1953)
Espiral
logar´ıtmica
Fuerzas y
momentos
Superficie de falla en espiral logar´ıtmica. El
radio de la espiral var´ıa con el ´angulo de rota-
ci´on.
Arco cir-
cular,
(Fellenius,
1922)
Circulares Momentos C´ırculo de falla, el cual es analizado como un
solo bloque. Se requiere que el suelo sea cohe-
sivo (φ = 0).
Ordinario o
de Fellenius
(Fellenius
1927)
Circulares Fuerzas No tiene en cuenta las fuerzas entre dovelas.
Bishop
simplificado
(Bishop
1955)
Circulares Momentos Asume que todas las fuerzas de cortante, entre
dovelas, son cero.
Janb´u Sim-
plificado
(Janb´u 1968)
Cualquier
forma
Fuerzas Asume que no hay fuerza de cortante entre
dovelas.
Sueco Modi-
ficado. U.S.
Army Corps
of Engineers
(1970)
Cualquier
forma
Fuerzas Las fuerzas entre dovelas tienen la misma di-
reccin que la superficie del terreno.
Lowe y
Karafiath
(1960)
Cualquier
forma
Fuerzas Las fuerzas entre dovelas est´an inclinadas en
un ´angulo igual al promedio de la superficie
del terreno y las bases de las dovelas.
Spencer
(1967)
Cualquier
forma
Momentos y
fuerzas
La inclinaci´on de las fuerzas laterales son las
mismas para cada tajada, pero son desconoci-
das.
Morgenstern
y Price
(1965)
Cualquier
forma
Momentos y
fuerzas
Las fuerzas entre dovelas, sea asume, que
var´ıan de acuerdo con una funci´on arbitraria.
Sarma
(1973)
Cualquier
forma
Momentos y
fuerzas
Utiliza el m´etodo de las dovelas en el c´alculo
de la magnitud de un coeficiente s´ısmico re-
querido para producir la falla.
Cuadro 3.2: M´etodos de an´alisis de estabilidad de taludes
50

61. 3.4.1. M´etodo de Talud Infinito
El m´etodo de talud infinito es uno de los m´etodos que usan ´abacos que
simplifican de forma radical el c´alculo de estabilidad de taludes. Con los ´abacos
presentados pueden analizarse dos tipos de condiciones basadas en an´alisis de
taludes infinitos:
1. Taludes en material granular, donde el mecanismo de falla cr´ıtico es desli-
zamiento superficial o rodadura.
2. Taludes en suelo residual, donde una capa relativamente delgada de suelo
suprayace suelo firme o roca, y el mecanismo de falla cr´ıtico es de desli-
zamiento a lo largo de un plano paralelo al talud, en la parte superior del
suelo firme.
Pasos para utilizar los ´abacos en an´alisis de esfuerzos efectivos.
1. Determine la relaci´on de presi´on de poros, ru, que se define por:
ru =
u
γ ∗ H
(3.7)
donde:
u = presi´on de poros
γ = peso unitario total de suelo
H = profundidad correspondiente a la presi´on de poros u
Para un talud existente, la presi´on de poros puede determinarse de medi-
ciones de campo, efectuadas por piez´ometros instalados en la profundidad
de deslizamiento.
Para la condici´on de infiltraci´on paralela al talud, que es muy frecuente, el
valor de ru se calcula as´ı:
ru =
X
T
γw
γ
cos2
β (3.8)
donde:
X = distancia de la profundidad de deslizamiento a la superficie de la in-
filtraci´on, medida normalmente a la superficie del talud.
T = distancia de la profundidad de deslizamiento a la superficie del talud,
medida normalmente a la superficie del talud.
γw = peso unitario del agua.
γ = peso unitario total de suelo.
51

62. β = ´angulo del talud.
Para el caso de la infiltraci´on emergiendo del talud, que es m´as cr´ıtico que
la infiltraci´on paralela al talud, el valor de ru puede calcularse as´ı:
ru =
γw
γ
1
(1 + TanβTanθ)
(3.9)
en donde θ es el angulo de la filtraci´on medido sobre la horizontal y los
otros factores son como se definieron anteriormente.
Figura 3.7: Esquemas de afloramiento de agua sobre la superficie del talud y flujo
de agua paralelo a la superficie del talud.
2. Determine los valores de los par´ametros adimensionales A y B de la Figura
3.8.
3. Calcule el factor de seguridad, FS, mediante la f´ormula:
FS = A
Tanφ
Tanβ
+ B
C
γH
(3.10)
donde:
φ = ´angulo de fricci´on interna en t´erminos de esfuerzos efectivos.
C’ = cohesi´on en t´erminos de esfuerzos efectivos.
β = ´angulo del talud.
H = profundidad del deslizamiento en masa medido verticalmente.
y los otros factores son como se definieron previamente.
Pasos para utilizar los ´abacos en an´alisis de esfuerzos Totales.
1. Determine el valor del par´ametro adimensional B en la Figura 3.8.
52

63. 2. Calcule el factor de seguridad, FS, usando la f´ormula:
FS =
Tanφ
Tanβ
+ B
C
γH
(3.11)
donde:
φ = ´angulo de fricci´on interna en t´erminos de esfuerzos totales.
C = cohesi´on en t´erminos de esfuerzos totales.
y los otros factores son como se definieron previamente.
Figura 3.8: ´Abacos estabilidad talud infinito.
53

64. Cap´ıtulo 4
An´alisis Retrospectivo de Fallas
4.1. Definici´on
El an´alisis retrospectivo de fallas, back analysis, es usado com´unmente en la
ingenier´ıa geot´ecnica para estimar la resistencia in situ del suelo. Esta resistencia
se representa generalmente por los par´ametros de resistencia al corte en tensiones
efectivas de Mohr-Coulomb, cohesi´on C y ´angulo de fricci´on interna φ. El an´alisis
retrospectivo de fallas de taludes es un m´etodo efectivo que incorpora importantes
factores que muchas veces no son bien representados en ensayos de laboratorio,
tales como la estructura del suelo, la no homogeneidad, influencia de fisuras en
la resistencia al corte y el efecto de los planos de debilidad dentro de la masa de
suelo.
El an´alisis retrospectivo de fallas asume un factor de seguridad igual a la
unidad y considera la geometr´ıa original en el momento de la falla. Luego se estima
la resistencia al corte del suelo que fue movilizada en la falla consistente con un
modelo 2D realizado con un mtodo seleccionado (Morgenstern-Price, Spencer,
Janbu, Bishop, etc.) para un FS=1. Estudios han demostrado que usando un
m´etodo que considere todas las condiciones de equilibrio ( F=0, M=0) se
obtiene un factor de seguridad que var´ıa en ±5 % (Tang, 1999). En muchos casos
se dispone de poca informaci´on de las condiciones bajo las cuales ocurri´o un
deslizamiento, lo que reduce la confiabilidad de los valores de C y φ obtenidos
mediante an´alisis retrospectivo. Estos valores pueden ser utilizados para analizar
la estabilidad de otros taludes en la misma formaci´on geol´ogica y recomendar
medidas de estabilizacin si corresponde.
Para que los resultados obtenidos sean compatibles con las propiedades
del suelo al momento de la falla, es necesario tener criterio y experiencia para
estimar algunos par´ametros necesarios en el an´alisis, como peso unitario del suelo,
presiones de poro, geometr´ıa original del talud y estructura del suelo, as´ı como la
sensibilidad del resultado frente esta elecci´on. A su vez es necesario conocer las
54

65. limitaciones y rangos de aplicabilidad para no incurrir en errores de consideraci´on.
4.2. M´etodos de an´alisis retrospectivo
Tradicionalmente el an´alisis retrospectivo se ha realizado obteniendo un
solo par´ametro de resistencia del suelo y suponiendo conocido el otro. Una de las
formas m´as sencillas de realizar este anlisis es asumiendo un valor constante de
la resistencia al corte, lo que supone un ´angulo de fricci´on interna φ = 0 ◦
. Esta
consideraci´on, sin embargo, puede llevar a resultados poco conservadores si la falla
se produce en condiciones drenadas (largo plazo). S´olo si se conoce la geometr´ıa
del deslizamiento es posible determinar ambos par´ametros, si bien los resultados
obtenidos no siempre son ajustados a la realidad, sobretodo cuando se produce
una falla progresiva o marcadas discontinuidades en el talud. A continuaci´on se
presentan algunos m´etodos para obtener los par´ametros de resistencia del suelo
mediante an´alisis retrospectivo.
4.2.1. M´etodos propuestos por Laurence D. Wesley y Vi-
raja Leelaratnam
Enseguida se describir´a los dos m´etodos planteados por Laurence D. Wes-
ley y Viraja Leelaratnam.
M´etodo 1
El primer m´etodo corresponde a una combinaci´on de los par ´metros de corte
del suelo, para un FS=1 tanto para una superficie especifica de falla como
para el talud intacto (talud de dise˜no). Se realiza un an´alisis convencional
del desplazamiento que se ha producido, con lo cual es posible obtener un
rango de valores de C’ y Tan (φ’) que cumplan con el criterio de falla, en
que el factor de seguridad para la superficie de deslizamiento sea igual a la
unidad. Este rango de valores se obtiene utilizando un software de an´alisis
de estabilidad de taludes el cual entrega los valores de C’ y φ’ a partir
de un centro y radio estimado de la superficie de falla. Luego se repite el
an´alisis nuevamente considerando el talud como intacto, esto entrega un
nuevo conjunto de combinaciones de C’ y φ’ que se aplican al talud intacto.
Esta gama de valores se muestra en la Figura 4.1 curva (b). El punto de
intersecci´on de las dos curvas, donde los dos conjuntos de valores coinciden,
define el parC’ y φ’ aplicados en terreno.
M´etodo 2
El segundo m´etodo consiste en obtener un gr´afico FS vs C’ o Tan (φ’);
es recomendable utilizar Tan(φ’). Esto puede hacerse de dos maneras, en
55

66. Figura 4.1: Combinaciones de C’ y φ’ para un Factor de Seguridad igual a 1.
primer lugar, se toman las combinaciones de C’ y Tan (φ’) obtenidos me-
diante el an´alisis retrospectivo del c´ırculo de falla y utilizarlos para calcular
un conjunto de factores de seguridad para el talud intacto. Si hacemos esto,
encontramos que los factores de seguridad son menores a la unidad a excep-
ci´on de un caso cuando el c´ırculo de falla cr´ıtico corresponde al c´ırculo de
falla real. Esto se ilustra gr´aficamente en la l´ınea inferior de la Figura 4.2.
En otras palabras, si los par´ametros de resistencia al corte no son los que se
aplican a la superficie de deslizamiento real entonces la falla habr´ıa tenido
otra trayectoria siendo el FS inferior. En segundo lugar, se toman las com-
Figura 4.2: Gr´afico de FS versus Tan(φ’) para dos diferentes supuestos iniciales.
binaciones de C’ y φ’ obtenidos del an´alisis retrospectivo del talud intacto
56