Taludes 15 05_09

1
ESTABILIDAD DE TALUDESESTABILIDAD DE TALUDES
ExistenExisten
•• INTRODUCCIÓNINTRODUCCIÓN
•• ESTABILIDAD DE CORTESESTABILIDAD DE CORTES
•• TALUDES INFINITOSTALUDES INFINITOS
•• TALUDES FINITOSTALUDES FINITOS
•• ESTABILIDAD DE TERRAPLENESESTABILIDAD DE TERRAPLENES
•• CASOS DE ESTABILIDAD DE TALUDESCASOS DE ESTABILIDAD DE TALUDES

2
AvisanAvisan
Se hacen sentirSe hacen sentir

3
A veces algunas situacionesA veces algunas situaciones
son difíciles de manejarson difíciles de manejar
Simplificando…….Simplificando…….

4
Clasificación InglesaClasificación Inglesa
FLUJO VOLCAMIENTO DEPRESIÓN
CAÍDAARRASTREDESLIZAMIENTO
SimplificandoSimplificando

5
Simplificando aun másSimplificando aun más
3D3D
2D2D
Para efectos de su estudio, los taludes pueden dividirse en naturales
(laderas) o artificiales (cortes y terraplenes)

6
Cualquier cosa que produzca una disminución de la resistencia del suelo
o un aumento de los esfuerzos en el suelo, contribuye a la inestabilidad
y deben tomarse en consideración, tanto en el proyecto de estructuras de
tierra como en la corrección de fallas.
Ej: Saturación de la masa de suelo; baja en los parámetros mecánicos;
acción sísmica; incremento en carga aplicada; etc.
Un movimiento ocurre cuando la resistencia al esfuerzo cortante del suelo
es excedida por los esfuerzos cortantes que se producen en una
superficie relativamente continua. Por lo tanto, las fallas localizadas en un
solo punto de la masa de tierra no indican necesariamente que la masa
sea inestable. La inestabilidad se produce como resultado de la falla de
esfuerzo de corte en una serie de puntos que definen una superficie, a lo
largo de la cual se produce el movimiento.
TIPOS DE MOVIMIENTOS DE MASASTIPOS DE MOVIMIENTOS DE MASAS
•• DESLIZAMIENTOS COMPLEJOSDESLIZAMIENTOS COMPLEJOS
•• DESPRENDIMIENTOSDESPRENDIMIENTOS
•• FLUJOSFLUJOS
•• DESLIZAMIENTOSDESLIZAMIENTOS
ESTABILIDAD DE CORTESESTABILIDAD DE CORTES

7
DESPRENDIMIENTOSDESPRENDIMIENTOS
Tanto en los desprendimientos de
roca como de suelo, la masa se
mueve rápidamente a través del aire
en caída libre. No existe un
movimiento lento que precede al
deslizamiento.
Se presenta principalmente en rocas
afectadas por desintegración y
descomposición, actuando en planos
o sectores mas débiles.
La experiencia ha indicado la
conveniencia de ejecutar la
construcción de taludes en roca
según algunos de los siguientes tipos.

8
1.1 TALUD DE INCLINACIÓN UNIFORME1.1 TALUD DE INCLINACIÓN UNIFORME
Hmax 10 mt
1.2 TALUD DE INCLINACIóN VARIABLE1.2 TALUD DE INCLINACIóN VARIABLE
Hmax 10 mt
Estrato debil
Estrato firme
Estrato medio
Estrato firme
Este sistema es recomendado
cuando las propiedades mecánicas y
la acción climática sobre la roca es
relativamente uniforme a través de la
sección considerada
La inclinación variable se usa cuando
existen estratos de diferentes
características en la sección
considerada.
Los estratos mas débiles tendrán
una inclinación de talud mayor
RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

9
La colocación de bermas en el talud es
recomendada cuando la roca presenta
fracturas y exfoliaciones, pero no se prevé
acción importante por estar a la intemperie.
Los escombros caen sobre las bermas
evitando así que lleguen a la plataforma del
camino. Requieren un mayor costo de
construcción, pero dan mayor seguridad y
requieren menor mantención.
1.3 TALUD CON BERMA PERMANENTE
a
a
H de 6 a 10 mt
H
H
a = 3 a 6 mt
1.4 TALUD CON BERMA TEMPORAL
relleno
Cuando se espera una acción importante por
estar a la intemperie, se construyen taludes
con bermas y se rellenan con suelo fino para
proteger la roca de los agentes
atmosféricos. Para la colocación del material
de relleno se requiere dar una mayor
inclinación a los taludes.
No será mucho?

10
En los deslizamientos el movimiento de la masa es el resultado
de una falla de corte a lo largo de una o o varias superficies.
Se presenta en materiales con comportamiento elástico o semi
elástico.
El tipo de superficie de deslizamiento por la cual se produce la
falla, depende básicamente del ángulo de inclinación del talud,
de la cohesión y del ángulo de rozamiento interno del suelo φ.
DESLIZAMIENTOS

11
SPFSPF
1.- Rotura por talud infinito: Se habla de talud
infinito cuando el espesor del material
inestable es pequeño respecto a la altura
del talud.
La superficie de deslizamiento es paralela
a la del talud.
2.- Rotura por talud finito: En este
caso la SPF se aproxima al manto de
un cilindro, por lo tanto es de tipo
circular y esta definido por un radio
(R) y un centro (O) (Generalmente
propio de suelos con c=0 )
Circulo de talud
Circulo profundo
Circulo de pie
La mayor parte de las teorías cuantitativas supone
que la superficie de falla es un cilindro de sección
circular. En la realidad esta superficie es de
sección compuesta, cuya forma depende
principalmente del tipo de suelo. Sin embargo se
facilita el cálculo suponiendo falla en círculo y el
error no es de importancia.
Se puede indicar que para altos valores de β y/o
de φ el círculo de falla es de pie. Para bajos
valores de φ y suelos predominantemente
cohesivos se puede producir una falla de círculo
profundo. A modo de indicación muy general se
pueden indicar las siguientes tipos de falla:
INCLINACION DEL TALUD β FRICCION INTERNA φ TIPO DE FALLA
Mayor de 45º Circulo de pie o talud
30º - 45º menor de 5º Circulo profundo
mayor de 5º Circulo de pie
15º - 30º menor de 10º Circulo profundo
mayor de 10º Circulo de pie
RECOMENDACIONES

12
TIPO DE ROCA Inclinación Talud (tgβ)
I IGNEAS
Granito, basalto, lava 2 a 5
II SEDIMENTARIAS
Arenisca masiva y caliza 2 a 4
Ineterestratificada 1.3 a 2
Arcillolita y limonita 1 a 1.3
III METAMORFICAS
Gneis, esquistos y marmol 2 a 4
Pizarra 1.3 a 2
INCLINACIÓN DEL TALUD SEGÚN TIPO DE ROCA
β
H
V
Tg(β) = V/H
FLUJOS
El flujo tiene la apariencia de un líquido viscoso y puede ser de dos tipos :
seco y húmedo.
El flujo seco es muy común en arenas y limos de textura uniformes
presentándose en roca fragmentada (característica en zona cordillerana). Se
generan normalmente por movimientos sísmicos u otro tipo de vibraciones, o
debilitamiento de alguna sección del talud y viento.
El flujo húmedo es un movimiento lento, ocurre normalmente en suelos de
textura preponderantemente fina y se genera por un exceso de agua. Se
caracteriza por abarcar una gran longitud. Normalmente se inicia debido a
lluvias de gran intensidad y se hace presente en zonas donde ha sido
removida la capa vegetal y en las zonas agrietadas.
La inclinación de su zona inferior puede variar entre 4º y 15º y su velocidad
media entre 4 y 600 m/año (Jiménez Salas)

13
La protección para el caso de los flujos de suelos finos se logra
estabilizando el talud con vegetal, productos de petróleo o morteros de
cemento. Además deben sellarse posibles grietas y evitar la
concentración de aguas sobre el talud mediante la construcción de
contrafosos. La colocación de muro bajo, en el pie de talud evita que el
agua de las cunetas lo erosionen y active el flujo.
RECOMENDACIONES

14
• Se habla de talud infinito cuando el espesor del material inestable es
pequeño respecto a la altura del talud.
• La superficie de deslizamiento es paralela a la del talud.
Suponemos que el talud tiene una gran extensión en la dirección
normal a la sección indicada, por lo que se consideran únicamente
los esfuerzos sobre las tres caras de este elemento. Sin embargo,
con un talud infinito es lógico suponer que los esfuerzos sobre las
dos caras verticales son iguales y se equilibran.
Arena seca
• Superficie de falla plana y paralela al talud
• Masa que desliza de pequeño espesor
• Tensiones en caras verticales iguales y opuestas
T
i
W
a
d
N
Equilibrio de
fuerzas
Si se moviliza toda la resistencia al corte (FS = 1), el talud será estable si i = φ.
Donde i es el ángulo de reposo
φ=⇒
φ
=
⋅
φ⋅⋅
=
⋅
φ⋅
=
⋅⋅γ=⋅=⋅=
máx
d
i
inat
tan
FS
isenW
tanicosW
isenW
tanN
FS
daW;icosWN;isenWT
Si el suelo esta seco y no tiene cohesiónSi el suelo esta seco y no tiene cohesión
( c = 0; µ = 0; γ = γd; φ ≠ 0 )

15
Arena sumergida
• Superficie de falla plana y paralela al talud
• Masa que desliza es de pequeño espesor
• No existe flujo de agua en el interior
T
i
W
a
d
N´
a.d.γw
Talud sumergido
φ=⇒
φ
=
⋅
φ⋅⋅
=
⋅
φ⋅
=
⋅⋅γ=⋅=⋅=
máx
'
'
'
'
'''''
i
inat
tan
FS
isenW
tanicosW
isenW
tanN
FS
daW;icosWN;isenWT
Si el suelo esta seco y no tieneSi el suelo esta seco y no tiene cohesioncohesion
( c = 0; µ ≠ 0; φ ≠ 0 )
SI EL SUELO ESTA SATURADO Y CON COHESIÓNSI EL SUELO ESTA SATURADO Y CON COHESIÓN
a) N+U = W· cosβ
b) T = W·senβ
c) U = u · b (así U queda en kN)
cosβ
d) W = b·z·γsat
∴ N` = W cos(β)−U = b·z·γsat·cosβ - u·b
cosβ
F.S = Fzas. resistet = ττττ =
Fzas. solicit (T·cosββββ) / b
T =W sen(β) =b·z·γsat·sen(β)
T = T /(b /cos(β))= T cos(β)/b para que quede en kN/m2
∴∴∴∴ F.S = c + σσσσn· tgφφφφ = c + (N·cosββββ/b)·tgφφφφ
(T·cosββββ ) / b (T·cosββββ ) / b
F.S = c + [ (b·z·γγγγsat cos ββββ - u·b/cos ββββ ) cos ββββ /b ]·tg φφφφ = c + (z·γγγγsat·cos2ββββ-u)·tg φφφφ
b·z·γγγγsat·sen ββββ·(cos ββββ / b) z·γγγγsat·sen ββββ·cos ββββ
β
b
S.T
z
σII
σI
σIII
τIII
τII
σI=σIII
τI= τIII
τI
w
w
b
N
U
T
β
β
β
β
β
x
x= b/cosβ

16
SI EXISTE FLUJO DE AGUA PARALELO AL TALUDSI EXISTE FLUJO DE AGUA PARALELO AL TALUD
β
NT
SPF
NFEquipotencial ( =E )
hB
hA
∆H
N
PERDIDA DE CARGA DH=L SEN (β)
Gradiente β = L sen (β) /L = cos (β)
La estabilidad de taludes es un problema de
equilibrio plástico. Cuando la masa está a punto de
fallar, las fuerzas que producen el movimiento han
llegado a ser iguales a la resistencia que opone la
masa al ser movida. Debido a la geometría irregular
de la masa y al complejo sistema de fuerzas que hay
en un problema real, los métodos de análisis directo,
como los que se usan para el empuje de tierras rara
vez son aplicables. En vez de esto es mas
provechoso emplear un sistema de tanteo para
determinar el factor de seguridad (F.S.) en un
proyecto tentativo o la falla potencial de un talud
existente.
Primero se supone una superficie de falla potencial
y se calcula la resistencia al esfuerzo cortante que
actúa a lo largo de ella; después se determinan las
fuerzas que actúan en el suelo limitado por la
superficie de falla y posteriormente se calcula el F.S.
de ese segmento.
Si se prueban numerosos segmentos, aquel en que
el F.S. hallado sea menor , será teoricamente el
verdadero factor de seguridad de la masa de suelo.
Sin embargo en la práctica, el menor factor se halla
analizando unos cuantos segmentos bien
seleccionados de posible falla y esto es
suficientemente exacto.

17
En este caso la SPF es el manto de un cilindro y por lo tanto es de tipo circular
estando definida por un radio (R) y un centro (O).
o
R
γ1; c1;φ1
γ2; c2; φ2 Si existen fuerzas exteriores
distintas de la gravedad sobre la
masa deslizante, el momento de
estas fuerzas se incluye en Ms ⇒Σ
Pj·Lj
2.- COMPORTAMIENTO EN SUELOS φφφφ, c.
bi
θi
RI RDWI
TI
NI
UI
Ms (+)
Mr (-)
FS = ΣFr = Σ(c ·∆li + N·tgφ) + Q
ΣFs ΣT
Si existe fuerza adicional resistente
(muro, pilote u otro) en el pie del
talud se toma como Q.
CENTRO DE ROTACION
SUPERFICIE
CIRCULAR DE
DESLIZAMIENTO
ZONA DE
PRESION ACTIVA
ZONA DE
PRESION PASIVA
CIRCULO SUECO O DE FELLENIUS (1936)
Ni =N -Ui
Ni = (Wi +Vi) ·cos θi - Ui
Ui =µi·∆li
∴F.S = ΣFr / ΣFs
Se supone que las fuerzas sobre las caras de las dovelas, tienen una
resultante nula en la dirección normal al arco de deslizamiento para esa
dovela
Si existe falla no drenada (suelos solamente cohesivos) φ=0, ; c = cu = qu/2
F.S = c·∆li + Σ (N -U) ·tg φ
Σ T
SI EXISTE NAPA SOBRE S.P.F
F.S = Σ c·∆·li / Σ Wi sen θ
F.S = Σ c·∆·li + Σ (Wi·cos θi - ui·∆li)·tg φ
Σ Wi·sen θi
(1)
∆li→~∆li
Wi
Ti
θi
θi Ti
θi
RI
RD
∆xi
Wi
V
N
Ui =µi·∆li
RDNi + Ui=N

18
F.S =ΣΣΣΣ M. RESISTET
ΣΣΣΣ M. DESTRUC
1 2 3 4 5 6
w
V
S.P.Fw
α
Tc=cb+N`tgφ
N-U
∆x
WW
αα bb
1
METODO DE BISHOP (versión simplificada) 1956
cos(α) = ∆x/b
b = ∆x/cosα
Σ Fv : N·cosα - (W+V)+Tc senα = 0 2
RESISTENCIA POR FRICCIÓN: Tc = N tgφ
F.S
3
Reemplazando 3 en 2 y dividiendo por cos α:
Reemplazando en 1
( )
( )( )α
φtan
senVWR
cbNR
FS
⋅+
+⋅
=
∑
∑
( ) α
φ
αφα
tan
tantan
1
1
cos
senVW
xc
FS
VW
FS
⋅+
∆⋅+












+
⋅
+
=
FS
VW
N
αφα tantan
1
1
cos +
⋅
+
=

19
INICIO
DEFINICION DE LA SUPERFICIE DE DESLIZAMIENTO
DIVISIÓN DE LA MASA DESLIZANTE EN DOVELAS
(A MAYOR NÚMERO DE DOVELAS MAS PRECISO EL CÁLCULO)
OBTENCIÓN DE LOS VALORES DE ααααI, LI,WI, E, UI
DEFINICIÓN DE LOS VALORES DE C`, E, φφφφ`A BASE DE CADA DOVELA
DARSE UN VALOR DE FS EN GENERAL O VALOR DE FS PARA MÉTODO DE BISHOP
CÁLCULO DEL VALOR DEL NUMERADOR Y DENOMINADOR
OBTENCIÓN DE UN NUEVO FS
¿VALOR DE FS ES PRÓXIMO AL VALOR ARBITRARIO INICIAL?
CONVERGENCIA OBTENIDA
REPETIR EL PROCEDIMIENTO PARA OTRAS SUPERFICIES OBTENIDAS
C = 0,2 Kg/cm2
φ = 25º
γ= 1,8 T/m3
E = 20 T/m2
58
1
2
3
4
5
7
10m
O
FS = cΣ∆li +ΣN tgφ
ΣWsenθ
A) FS = ( 2·17,6) + (47,98·0,47) = 1,6
35.95
B) FS = (2·(17,6-1,9-2,3))+ ((47,98-2,12-6,15)·0,47)+20) = 1,96
35,45- (2.03 + 0.41)
40
Wcosθ
DOVELA αi Dli Wi Wcos(α) Wsen(α)
1 61.3 3.3 5.4
2 48.1 3.2 11.52
3 40.4 2.6 12.46
4 37 2.2 12.46
5 24 2.1 10.08
6 18.3 2.3 6.48 6.15 2.03
7 10.9 1.9 2.16 2.12 0.41
17.6 60.84 47.98 35.95
Se restan aquellos pesos que ya no
existen por el muro y se suma muro

20
EFECTOS SISMICOS EN LA ESTABILIDAD DE TALUDES
C : Coeficiente sísmico
W : Peso de cada estrato
d : Distancia vertical entre 0 y punto medio de cada estrato
Momento motriz sísmico (Mms)=c∑∑∑∑Widi
Fi=CiWi
Donde : 0.06≤≤≤≤ C ≤≤≤≤0.12 ; Situación
anterior grandes sismos
∴∴∴∴Mms =F1d1+F2d2+F3d3+F4d4
∴∴∴∴F.S = _____Mres___
Mvolc+c∑∑∑∑Widi
METODOSIMPLIFICADO
F1 = cW1
F2 =cW2
F3 =cW3
F4 = cW4
o
w1
w3
w4
w5
R
·
·
·
·
·
d1
d2
w2
ESTABILIDAD DEESTABILIDAD DE TERRAPLENESTERRAPLENES
CLASIFICACION DE FALLAS OBSERVADASCLASIFICACION DE FALLAS OBSERVADAS
•• EROSIONESEROSIONES YY DESLIZAMIENTOSDESLIZAMIENTOS LOCALESLOCALES PORPOR FALLAFALLA ALAL CORTECORTE ENEN TALUDESTALUDES
•• CORRIMIENTOCORRIMIENTO DEDE MASAMASA ENEN LADERASLADERAS DEDE CERROCERRO
•• ASENTAMIENTOASENTAMIENTO PORPOR DISMINUCIONDISMINUCION DEDE HUECOSHUECOS DELDEL SUELOSUELO DEDE RELLENORELLENO
•• HUNDIMIENTOHUNDIMIENTO PORPOR CONSOLIDACIONCONSOLIDACION DELDEL SUELOSUELO DEDE FUNDACIONFUNDACION
•• FLUJOFLUJO PLASTICOPLASTICO DELDEL SUELOSUELO DEDE FUNDACIONFUNDACION
•• ASENTAMIENTOASENTAMIENTO BRUSCOBRUSCO PORPOR VIBRACIONVIBRACION YY LICUACIONLICUACION DELDEL SUELOSUELO DEDE FUNDACIONFUNDACION

21
EROSIONES Y DESLIZAMIENTOS LOCALES POR FALLA AL CORTE EN TALUDESEROSIONES Y DESLIZAMIENTOS LOCALES POR FALLA AL CORTE EN TALUDES
Este tipo de fallas se manifiesta debido a fallas por corte con desplazamientos y grietas de
tracción en el coronamiento del terraplén. Se presentan fundamentalmente en suelos finos
con alto contenido de finos.
La causa principal de este fenómeno es la acción del agua superficial, que se infiltra y
erosiona en el material de relleno, produciendo los siguientes efectos:
• Disminución De La Fricción Interna Del Suelo Por Saturación De Los Finos
• Aumento De Peso De La Masa De Suelo
• Generación De Presión Hidrostática
• Debilitamiento De La Superficie De Corte Por Socavación.
PRECAUCIONES
Estabilizar e impermeabilizar bermas y taludes (materia vegetal, asfalto, etc.)
Canalización de las aguas superficiales a través de cunetas , soleras, bajadas revestidas,
etc. (con impermeabilizacion)
CORRIMIENTOS DE MASAS EN LADERAS DE CERROS
La construcción de terraplenes sobre planos inclinados viene normalmente
acompañada de corrimientos de masas de suelo.
La experiencia indica que para pendientes mayores de 1:5 (V:H) ,ocurren anomalías de
este tipo. El fenómeno se produce por un debilitamiento en el plano de contacto entre
el suelo natural y el terraplén agravado por la acción del agua, (bloqueo del drenaje
natural del cerro). Particularmente se observa en secciones mixtas (corte- terraplén),
donde la sección de corte permanece estable.
En general pueden hacerse las siguientes consideraciones para la construcción de
terraplenes en laderas de cerros.

22
ASENTAMIENTO POR DISMINUCIÓN DE HUECOS DEL SUELO DE RELLENO
Durante el proceso de compactación del relleno se produce una importante reducción de huecos en la
masa de suelo. Este acomodo continúa a lo largo del tiempo traduciéndose en una deformación
superficial de la rasante del camino. Su magnitud dependerá de dos factores; grado de compactación y
altura de terraplén
HUNDIMIENTO POR CONSOLIDACION DEL SUELO DE FUNDACION
Fenómeno que se produce por la existencia de suelos de alta compresibilidad, bajo el plano de carga
de los terraplenes, produciendo en ellos una presión por sobrepresión impuesta y una disminución de
volumen con expulsión de agua de los poros.
FLUJO PLASTICO DEL SUELO DE FUNDACION
Este fenómeno es característico de suelos blandos o de baja consistencia y se presenta como una
deformación continua derivada de un esfuerzo de corte constante y se manifiesta como hundimiento del
terraplén acompañado de solevamiento del terreno adyacente.
El flujo plástico puede manifestarse en forma lenta o rápida, dependiendo del tipo de falla. El suelo debe
ser de muy baja permeabilidad.
ASENTAMIENTO BRUSCO POR VIBRACION Y LICUACION DEL SUELO DE FUNDACION
Este fenómeno se produce cuando determinados suelos son sometidos a efectos dinámicos de vibración
o impacto, tendiendo a densificarse disminuyendo de volumen. Este efecto es particularmente notorio en
arenas uniformes y limos sin cohesion.

23
2. Sumergido parcialmente
AGUA
SUPERFICIE
DE FALLA
1. Múltiples tipos de suelos
3. Sumergido totalmente
Dry or water-filled tension cracks
SUPERFICIE DE
FALLA
ESTRATO
DISCONTINUO
4. Estratos de suelos discontinuos y de altura variable
Carga al pie del talud
BERMA DE PIE
SOBRECARGA
Sobrecarga uniformemente repartida
5. Capas de suelo impenetrable
SUPERFI
CIE DE
FALLA
CAPA
IMPENETRABLE
Geometría de falla especificada
SUPERFICIE DE
FALLA

24
Carga de geogrillas
GEO-GRILLA
Carga por pilotaje
Cargas de anclaje Cargas puntuales
1.228
Soil 2
Soil 3
Soil 1Anchor
Pressure Boundary
Anchor
Slice 17
Distance (m)
-30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Elevation(m)
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
1.765
Foundation Material
Footing Load
Distance (feet)
80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320
Elevation(feet)
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
210
220
230
240
2.448 2.053 1.939 2.000 2.133
2.386 2.021 1.905 1.934 2.080
2.354 2.022 1.894 1.903 2.040
2.342 2.039 1.904 1.896 1.983
2.342 2.064 1.926 1.898 1.958
1.894
Water
Soil
Distance (m)
-5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Elevation(m)
-2
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
22
24
26
28
30
32
1.412
Distance (m)
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120
Elevation(m)
-5
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70

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